多結晶基板上ガーネットを用いた２次元マグノニック結晶の形成

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26600043
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 後藤 太一 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00721507)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: スピン波 / 導波路 / 二次元マグノニック結晶 / イットリウム鉄ガーネット / 磁性体 / 高周波 / 曲げ / ナノ

研究実績の概要

本研究は，磁性体を用いた光回路に関する知見を発展させて，スピン波（磁化の波）の配線を，伝播媒体を加工し実現するものである。これに向けて本年度は，媒体の形成と，バルクYIGを用いた１次元体（直線）のプロセス確立と，２次元体（曲げをもった配線）の測定系の構築を行った。
媒体形成は，計画に沿って，高耐熱バッファー層の形成条件の確立を行った。形成可能な条件があることが分かったが，得られる膜特性が安定しないことから，来年度焼結ターゲットを用意して，膜形成する方針を立てた。同時に，バルクのYIGを用いた１次元体，２次元体の導波路を作成し，スピン波の伝搬と，曲がった導波路においても伝搬することを確認した。１次元体は周期的な金属構造を用いて形成し，２次元体はバルクYIGをダイシング加工することによって導波路を形成した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

媒体形成において，バッファー層とYIG膜それぞれの形成方法が確立したが，両方を重ねて形成するには至っていないため，計画よりも一歩遅れている。一方で，当初計画中，２年度目に行なう予定であった２次元体のスピン波導波路の形成に成功しているため，全体的に予定通り進行していると判断している。来年度間に，媒体形成に特に注力し，当初目的を達成する。

今後の研究の推進方策

媒体形成に注力し，安定した形成条件を見つける。この媒体を用いて，今年度確立したマグノニック結晶形成手法を使い，多結晶基板上の２次元マグノニック結晶の形成とスピン波曲げ率等の性能評価を行なう。

研究成果

• [雑誌論文] Spin wave isolator based on frequency displacement nonreciprocity in ferromagnetic bilayer (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Shichi, Naoki Kanazawa, Kenji Matsuda, Shingo Okajima, Takashi Hasegawa, Takekazu Okada, Taichi Goto, Hiroyuki Takagi and Mitsuteru Inoue,
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 117 ページ: 17D125
  • DOI: 10.1063/1.4915101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin wave differential circuit for realization of thermally stable magnonic sensors (2015)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Naoki Kanazawa, Altansargai Buyandalai, Hiroyuki Takagi, Yuichi Nakamura, Shingo Okajima, Takashi Hasegawa, Alexander B. Granovsky, Koji Sekiguchi, Caroline A. Ross and Mitsuteru Inoue,
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 106 ページ: 132412
  • DOI: 10.1063/1.4916989
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal thickness dependence on spin wave propagation in magnonic crystal using yttrium iron garnet (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kanazawa, Taichi Goto, Jet Wei Hoong, Altansargai Buyandalai, Hiroyuki Takagi and Mitsuteru Inoue
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 117 ページ: 17E510
  • DOI: 10.1063/1.4916815
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Oxygen partial pressure dependence of magnetic, optical and magneto-optical properties of epitaxial cobalt-substituted SrTiO3 films (2015)
  • 著者名/発表者名: Mehmet C. Onbasli;, Taichi Goto, Astera Tang, Annia Pan, Enes Battal, Ali K. Okyay, Gerald F. Dionne and C. A. Ross
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 23 ページ: 13399-13409
  • DOI: 10.1364/OE.23.013399
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Collinear volumetric magnetic holography with magnetophotonic microcavities (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Isogai, Shota Suzuki, Kazuki Nakamura, Yuichi Nakamura, Hiroyuki Takagi, Taichi Goto, Pang Boey Lim and Mitsuteru Inoue
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 23 ページ: 13153-13158
  • DOI: 10.1364/OE.23.013153
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Structure and Properties of Magnetic Material on Diffraction Efficiency of Magnetophotonic Crystal Media for Magnetic Volumetric Holography (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Isogai, Taichi Goto, Hiroyuki Takagi, Yuichi Nakamura, Pang Boey Lim and Mitsuteru Inoue
  • 雑誌名: J. Magn. Soc. Jpn. 巻: 39 ページ: 33-36
  • DOI: 10.3379/msjmag.1503R001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Combinatorial Pulsed Laser Deposition of Magnetic and Magneto-optical Sr(GaxTiyFe0.34–0.40)O3−δ Perovskite Films (2014)
  • 著者名/発表者名: Xue Yin Sun, Chen Zhang, Nicolas M. Aimon, Taichi Goto, Mehmet Onbasli, Dong Hun Kim, Hong Kyoon Choi and C. A. Ross
  • 雑誌名: ACS Combinatorial Science 巻: 16 ページ: 640-646
  • DOI: 10.1021/co5000773
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Integration of bulk-quality thin film magneto-optical cerium-doped yttrium iron garnet on silicon nitride photonic substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: Mehmet C. Onbasli, Taichi Goto, Xueyin Sun, Nathalie Huynh and C. A. Ross
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 22 ページ: 25183-25192
  • DOI: 10.1364/OE.22.025183
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin wave localization in one-dimensional magnonic microcavity comprising yttrium iron garnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kanazawa, Taichi Goto and Mitsuteru Inoue,
  • 雑誌名: J. Appl. Phys., 巻: 116 ページ: 083903
  • DOI: 10.1063/1.4893936
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A nonreciprocal racetrack resonator based on vacuum-annealed magnetooptical cerium-substituted yttrium iron garnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Mehmet C. Onbasli, Dong Hun Kim, Vivek Singh, M. Inoue, Lionel C. Kimerling and C. A. Ross,
  • 雑誌名: Opt. Express, 巻: 22 ページ: 19047-19054
  • DOI: 10.1364/OE.22.019047
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Advanced Functional Materials and Optical Technique : (VII) (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Hiroyuki Takagi, Yuichi Nakamura, Pang Boey Lim and Mitsuteru Inoue,
  • 雑誌名: Ceramics Japan 巻: 49 ページ: 412-415
• [雑誌論文] Diffraction Efficiency of Volumetric Magnetic Holograms with Magnetophotonic Crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Isogai, Naoto Sagara, Taichi Goto, Yuichi Nakamura, Pang Boey Lim and Mitsuteru Inoue,
  • 雑誌名: J. Magn. Soc. Jpn., 巻: 38 ページ: 119-122
  • DOI: 10.3379/msjmag.1402R014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Fundamental properties of magnetic holography with artificial magnetic lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Nakamura, Hiroyuki Takagi, Pang Boey Lim, Taichi Goto and Mitsuteru Inoue,
  • 学会等名: ISOM
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-10-04 – 2015-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetophotonic Microcavities Enabling Three Dimensional Magneto-optic Display and Hologram Memory (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuteru Inoue, Hiroyuki Takagi, Taichi Goto, Yuichi Nakamura and Pang Boey Lim,
  • 学会等名: ICMAT2015&IUMRS-ICA2015
  • 発表場所: Suntec, Singapore,
  • 年月日: 2015-07-01 – 2015-07-01
  • 招待講演
• [学会発表] Spin wave differential circuit for thermally stable magnonic sensors (2015)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Naoki Kanazawa, Altansargai Buyandalai, Hioryuki Takagi, Yuichi Nakamura, Shingo Okajima, Takashi Hasegawa, Alexander B. Granovsky, Koji Sekiguchi, Caroline A. Ross and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: Spin Waves
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 2015-06-11 – 2015-06-11
• [学会発表] Spin wave logic operation in three-ports yttrium iron garnet waveguide (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kanazawa, Taichi Goto, Hiroyuki Takagi, Yuichi Nakamura, C. A. Ross, Alexander B. Granovsky, Takashi Hasegawa, Shingo Okajima, Koji Sekiguchi and M. Inoue,
  • 学会等名: Spin Waves
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 2015-06-09 – 2015-06-09
• [学会発表] Ring Resonator Shaped Optical isolator using CeYIG/SOI (2015)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto and Mitsuteru Inoue,
  • 学会等名: IPDA Conference
  • 発表場所: Tokyo University of Agriculture and Technology
  • 年月日: 2015-05-20 – 2015-05-20
  • 招待講演
• [学会発表] Thickness Dependence of Spin Wave Propagating in Magnonic Crystals with Metallic Periodic Structure on Yttrium Iron Garnet (2015)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Naoki Kanazawa, Jet Wei Hoong, Altansargai Buyandalai, Hiroyuki Takagi and Mistuteru Inoue,
  • 学会等名: WCSM
  • 発表場所: BEXCO, Busan, Korea,
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] Magneto-optic Holographic Display Using Magnetophotonic Crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Takagi Hiroyuki, kazuki Nakamura, Taichi Goto, Pang Boey Lim and Mitsuteru Inoue,
  • 学会等名: WCSM
  • 発表場所: BEXCO, Busan, Korea,
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] Spin wave isolator based on frequency displacement nonreciprocity in ferromagnetic bilayer (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Shichi, Kenji Matsuda, Shingo Okajima, Takashi Hasegawa, Naoki Kanazawa, Taichi Goto, Hiroyuki Takagi and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: IEEJ Magnetics Conference
  • 発表場所: Nihon Univ., Funabashi, Chiba, Japan
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-12
• [学会発表] Frequency displacement non-reciprocity spin wave isolator with the coupling of magnetostatic waves in a ferromagnetic bilayer (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Shichi, Kenji Matsuda, Shingo Okajima, Takashi Hasegawa, Katsumi Fujimoto, Takekazu Okada, Naoki Kanazawa, Taichi Goto, Hiroyuki Takagi and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: 59th MMM
  • 発表場所: ilton Hawaiian Village, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-11-07 – 2014-11-07
• [学会発表] Metal thickness dependence on spin wave propagation in magnonic crystal using yttrium iron garnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Naoki Kanazawa, Jet Wei Hoong, Altansargai Buyandalai, Hiroyuki Takagi and Mitsuteru Inoue,
  • 学会等名: 59th MMM
  • 発表場所: ilton Hawaiian Village, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-06
• [学会発表] Propagation Properties of Forward-Volume Spin Waves in a YIG single Crystal with Roughened Surface for Logic Circuits (2014)
  • 著者名/発表者名: Jet Wei Hoong, Taichi Goto, Naoki Kanazawa, Altansargai Buyandalai, Shingo Okajima, Takashi Hasegawa and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: 59th MMM
  • 発表場所: ilton Hawaiian Village, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-04
• [学会発表] Fabrication of magnetic field sensors using differential phase shift of spin waves for suppression of temperature dependence (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Altansargai Buyandalai and Mitsuteru Inoue,
  • 学会等名: IcAUMS
  • 発表場所: Hainan International Convention and Exhibition Center, Haikou, China,
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-10-30
• [学会発表] Effect of thicknesses of yttrium iron garnets and metal periodic structures on spin wave in magnonic crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Jet Wei Hoong, Naoki kanazawa, Ryohei Morimoto, Hiroyuki Takagi and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: IcAUMS
  • 発表場所: Hainan International Convention and Exhibition Center, Haikou, China,
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] Suppression of thermal dependence of magnetic sensors using spin waves (2014)
  • 著者名/発表者名: Altansargai Buyandalai, Naoki Kanazawa, Ryohei Morimoto, Taichi Goto, Hiroyuki Takagi and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: IEEJ Magnetics Conference
  • 発表場所: Syakunage-so, Nagano, Japan
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-08
• [学会発表] One dimensional magnonic crystal using yttrium iron garnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Naoki Kanazawa, Hioryuki Takagi and Mistuteru Inoue,
  • 学会等名: MSJ Spin Electronics Specialized Conference
  • 発表場所: VBL, Naogya Univ. Japan
  • 年月日: 2014-07-30 – 2014-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] EFFECT OF MAGNETIC ANISOTROPY ON SPECTRAL COHERENCE OF SPIN WAVES (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kanazawa, Taichi Goto and Mitsuteru Inoue,
  • 学会等名: MISM
  • 発表場所: Moscow State Univ., Moscow, Russia
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-01
• [学会発表] 3D memory and display based on magneto-optic holography with magnetophotonic microcavities (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuteru Inoue, Taichi Goto, Hiroyuki Takagi, Yuichi Nakamura and Pang Boey Lim
  • 学会等名: Intermag
  • 発表場所: Maritim Hotel & Internationales Congress Center Dresden, Dresden, Germany
  • 年月日: 2014-05-07 – 2014-05-07
  • 招待講演
• [備考] Taichi Goto Web Page
  • URL: http://taichigoto.boy.jp/wordpress/
• [備考] 後藤太一 教員紹介ページ
  • URL: http://www.tut.ac.jp/university/faculty/ee/740.html
• [備考] スピン・エレクトロニクス グループ ホームページ
  • URL: http://www.spin.ee.tut.ac.jp/
• [産業財産権] スピン波非可逆素子、および、高周波非可逆回路素子 (2015)
  • 発明者名: 岡嶋伸吾，井上光輝，高木宏幸，後藤太一
  • 権利者名: ㈱村田製作所，豊橋技科大
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2015-26785
  • 出願年月日: 2015-02-13
• [産業財産権] ΔＨ測定装置、ΔＨ測定方法 (2015)
  • 発明者名: 岡嶋伸吾，井上光輝，高木宏幸，後藤太一
  • 権利者名: ㈱村田製作所，豊橋技科大
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2015-26786
  • 出願年月日: 2015-02-13
• [産業財産権] 磁気センサおよび磁気検出回路 (2015)
  • 発明者名: 岡嶋伸吾，井上光輝，高木宏幸，後藤太一
  • 権利者名: ㈱村田製作所，豊橋技科大
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2015-26784
  • 出願年月日: 2015-02-13