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本年度は、膜厚方向で磁気特性を変調させたＥＣＣ構造膜に励起されるスピン波（非一様な高次の励起モード）の磁化反転アシスト(MAMR)効果を詳しく調べた。本研究では、ソフト層とハード層の膜厚が(A) 8 nm / 8 nmと(B) 4 nm / 12 nmの２種類のＥＣＣグラニュラー媒体を作製し、ソフト層とハード層の間に膜厚が0～1.5 nmの非磁性金属Taを挿入して層間の交換結合力を系統的に変化させた。以下に今回の研究成果をまとめる。
① ソフト層の厚さが交換長以下の(B)では、Ta厚に依存せずソフト層とハード層の歳差運動の位相が一致する音響モードが常に励起されるのに対し、(A)ではTa厚が1.2 nm以上になるとソフト層とハード層の歳差運動位相が一致しない光学モードが出現した。また、マイクロ波磁場による磁化反転磁場の低減効果は、音響モードでのみ現れ、光学モードの磁化反転アシスト効果は小さいことがわかった。
② ＥＣＣ媒体(A)では、MAMR周波数がTa厚の増加（層間交換結合力の減少）に伴い単調増加した。これは、ソフト層とハード層をそれぞれマクロスピン近似した理論計算の結果と一致しており、膜厚方向のスピン波励起に由来する磁化反転アシスト効果が(A)では実現しないことがわかった。これに対し、(B)では、Ta厚の増加に伴いMAMR周波数が減少し、0.6 nmで最小となり、その後急激に増加する特徴的な変化が現れた。これは、マクロスピンモデルでは説明できない変化であり、交換結合長よりも厚いハード層で不均一かつ非線形なスピン波モードが出現し、磁化反転に寄与したことを示唆している。
③ 不安定MAMR領域に出現する非線形ダイナミクス特有の分岐現象を、研究代表者らが独自に開発したCooperative switching法を用いて初めて観察することに成功した。
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