電界効果によるナノ波長スピン波の生成と新規演算機能への応用展開

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H01862
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 福間 康裕 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (90513466)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: スピン波 / 多数決論理演算 / 界面磁気異方性 / スピントロニクス / パラメトリック励振

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、スピン波干渉を利用した多数決論理演算機能の実現に向けた基盤技術の構築を目的とする。トンネル磁気抵抗素子等のスピントロニクス応用で広く利用されているMgO/CoFeB接合において、面内方向の磁気異方性を電界効果により制御できる技術を確立した。これにより平行励起方法とマグノン散乱過程を経て、効率的にナノスケール波長をもつスピン波を生成することに成功した。参照試料を利用して大電力のマイクロ波照射によりナノ波長スピン波の生成実験を行ったが、電界効果励起と同様の効果はみられなかった。これにより、電界効果を利用した磁気異方性の変調はスピン波を効率よく励起する方法であることを明らかにした。また、高品質なY3Fe5O12薄膜を作製してスピン波の緩和時間が面方位に依存することを明らかにした。その顕著な面内異方性がみられなかった(111)面へと配向させた試料にてスピン波の干渉実験を行い、２つの入力部からのスピン波の位相差に応じて出力部の検出信号が変化することを確認した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Nanyang Technological University(シンガポール)
  • Country Name: SINGAPORE
  • Counterpart Institution: Nanyang Technological University
• [Int'l Joint Research] Inter University Accelerator Centre/University of Delhi(インド)
  • Country Name: INDIA
  • Counterpart Institution: Inter University Accelerator Centre/University of Delhi
• [Journal Article] Enhanced Spin Hall Effect in S-Implanted Pt (2020)
  • Author(s): U. Shashank, R. Medwal, T. Shibata, R. Nongjai, J. V. Vas, M. Duchamp, K. Asokan, R. S. Rawat, H. Asada, S. Gupta, Y. Fukuma
  • Journal Title: Advanced Quantum Technologies Volume: 2010453 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1002/qute.202000112
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnetoimpedance of epitaxial Y3Fe5O12 (001) thin film in low frequency regime (2020)
  • Author(s): R. Medwal, U. Chaudhuri, J. V. Vas, A. Deka, S. Gupta, M. Duchamp, H. Asada, Y. Fukuma, R. Mahendiran, R. S. Rawat
  • Journal Title: ACS Applied Materials ＆ interfaces Volume: 12 Pages: 41802-10809
  • DOI: 10.1021/acsami.0c13213
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Electric-field control of interfacial in-plane magnetic anisotropy in CoFeB/MgO junctions (2020)
  • Author(s): A. Deka, B. Rana, R. Anami, K. Miura, H. Takahashi, Y. Otani, Y. Fukuma
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 101 Pages: 174405 1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.101.174405
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Modulation of Magnetization Precession Trajectories by Perpendicular Magnetic Anisotropy in CoFeB Thin Films (2020)
  • Author(s): A. Deka, I. Tanaka, J. R. Mohan, Y. Fukuma
  • Journal Title: IEEE Transactions on Magnetics Volume: 56 Pages: 4300205 1-5
  • DOI: 10.1109/TMAG.2020.2987288
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Spin to charge conversion for terahertz spintronics (2020)
  • Author(s): Y. Fukuma, S. Gupta, R. Medwal, R. S. Rawat, P. Agarwal, R. Singh
  • Organizer: 47th IEEE International conference on Plasma Sciences and 2nd Asia-Pacific conference on Plasma and Terahertz Science
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Voltage controlled magnetization dynamics of NiFe on PMN-PT single crystal (2020)
  • Author(s): M. J. Rex, K. Ushima, S. Gupta, Y. Fukuma, R .S. Rawat, R. Medwal
  • Organizer: 47th IEEE International conference on Plasma Sciences and 2nd Asia-Pacific conference on Plasma and Terahertz Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High charge-to-spin interconversion in Sulphur implanted Platinum (2020)
  • Author(s): U. Shashank, R. Medwal, T. Shibata, R. Nongjai, J. V. Vas, M. Duchamp, K. Asokan, R. S. Rawat, H. Asada, S. Gupta, Y. Fukuma
  • Organizer: 5th International conference on Emerging Electronics
  • Int'l Joint Research