2023 Fiscal Year Annual Research Report
Spin-Wave Dynamics in Yytrium Iron Garnet / Nanomagnet Hybrid Devices for Magnonic Computing
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22KF0283
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木村 崇 九州大学, 理学研究院, 教授 (80360535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
DION TROY 九州大学, 理学研究院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | 人口スピンアイス / マイクロマグネティクス / ナノ磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁性薄膜中のスピン波は、電流に伴うジュール熱無しの超低消費電力なエレクトロニクスデバイスの実現が期待できる。しかしながら、微細加工に適した金属磁性体は、スピン波伝搬長が短い、スピン波伝搬長が長い磁性絶縁体 YIG は、微細加工が難しいなどの問題があった。本研究では、高品質な YIG 薄膜と微細加工を施した強磁性体の複合構造からなるマグノニック結晶を用いて、ニューロモルフィックコンピューティングなど従来にはない新奇な高機能電子デバイスを実現を目指す。
計画通りにマイクロマグネティクスの計算を行い、分散関係の変調を確認するとともに、強磁性体の磁化配列に応じた複数の特性の再構成の実現に成功した。更に、特徴的な非相反伝搬特性と及び磁壁の伝搬に対応した急峻な共鳴特性が得られることを確認した。このように数値計算で得られた特性を実証するべく、Well-define なナノ磁性体を作製を目指した。ここで、微細パターンの微妙な構造がスピンダイナミクスに大きな影響を及ぼすので、市販の電子線描画パターン生成ソフトを用いて、電子線描画の描画条件の最適化を行った。電子線レジストやリフトオフ法においても最新の注意を行い、素子を試作したところ、極めてWell-define な素子の実現に成功した。その後、磁気力顕微鏡を交えた磁区構造の制御を行った結果、数値計算で期待される４つの磁化配列が、アレイの中に適切な確率で分布していることを確認し、印加する磁場の方向と大きさを制御することで、所望の磁区構造が得られていることを確認した。
その後、YIG 薄膜上へのナノ磁性体列を作製を行う予定であったが、より簡便な成果を求めて、金属軟磁性体であるアモルファス構造のCoFeB 薄膜を用いて、スピン波デバイスを作製した。
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