| 研究課題/領域番号 |
26600078
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
安藤 和也 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (30579610)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | スピントロニクス |
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| 研究実績の概要 |
電荷の流れである電流に対し、電子スピンの流れ「スピン流」を生成することも可能である。伝導電子により輸送される電流が金属及び半導体中でしか存在しないのに対し、スピン流は金属・半導体中の伝導電子型スピン流に加え、スピン系の素励起「マグノン」によって絶縁体中においても伝導する。本研究は、絶縁体中を伝導するマグノンスピン流の自在な制御に向け、マグノンスピン流の生成・検出効率の最適化と外場によるマグノン制御を目指す。マグノンスピン流の生成・検出の効率化にはスピン-電荷変換効率と界面スピン交換効率の2つを向上させる必要があり、本研究では特に磁性絶縁体の表面処理とマグノンモード選択により、界面スピン変換効率増大を狙う。具体的な方針として、表面エッチング処理と界面スピン変換のモード依存性定量測定を組み合わせ、マグノン伝送測定に適した素子を設計する。これまでにスピン-電荷変換と磁気ダンピング定量を併用することで界面スピン変換のモード依存性を定量的に測定する手法は確立しており、精密な議論が可能である。界面スピン変換へのマグノン空間分布の影響を顕在化させるため、本実験では厚膜磁性絶縁体を用いる。さらに外場による制御性を高くするため、スパッタリング法により磁気緩和が小さく且つ10ナノメートル程度の薄膜磁性絶縁膜の作成条件を探る。磁気緩和測定には共振器磁気共鳴とウェーブガイドによる磁気共鳴を併用する。これによりマグノン輸送制御測定の舞台が整う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
マグノン生成・マグノン検出の最適化に関する測定を進めているが、特に検出機構に関する重要な知見が得られている。マグノンモードは大きく分けて2つあり、磁場と波数が直行する表面スピン波と磁場と波数が平行な後退体積波と呼ばれている。これまで表面スピン波の局在性から、金属との接合における逆スピンホール効果を用いた場合、このモードが高い検出効率を示すと考えられてきた。しかし、今年度の研究から得られた結果は全く逆の振る舞いを示しており、後退体積波が著しく高い効率で検出可能であることが明らかになった。また、マグノンの制御性を良くするため、ナノメートルオーダーの薄膜磁性絶縁体の作製条件を調べ、磁気緩和定数0.001程度の試料が得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
薄膜磁性絶縁体の作製条件を最適化することで長距離のマグノン輸送長を示す磁性素子を作製し、マグノン制御を行う。素子作製には磁性絶縁体の加工が必要となるが、フォトリソグラフィプロセスによる予備実験を進めており、これまでに基本的な構造が作製できることを確認している。また、これまでに明らかとなったマグノン検出効率の高い後退体積波の存在は、金属接合界面における高いスピン交換効率を示唆している。そこで電場によるマグノン制御に加え、界面スピン交換を利用したマグノン制御を試みる。これまでに厚膜磁性絶縁体では表面洗浄よる界面スピン交換効率の改善が確認できており、本手法を薄膜磁性絶縁体にも応用する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
旅費使用がなくなったため
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| 次年度使用額の使用計画 |
消耗品購入にあてる
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