人工反強磁性体中を伝播するスピン波の偏光制御

人造反铁磁体中传播的自旋波的偏振控制

• 批准号: 20J15421
• 负责人: 石橋 未央
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J15421/
• 关键词: スピン波; 人工反強磁性体; 偏光; 磁気共鳴

一軸異方性を有した反強磁性体では、磁化容易軸と平行に外部磁場を印加したとき、外部磁場に対して二つの磁化が右回りと左回り、異なる回転方向に歳差運動する二つの共鳴モードが存在する。これら二つの共鳴モードが存在することで、偏光と呼ばれる、スピン波の磁化の歳差運動の軌道の制御が可能となる。本研究では、一軸異方性を有した人工反強磁性垂直磁化膜におけるスピン波の磁気共鳴を調査した。コバルト/ニッケル多層膜と薄いルテニウム層を用いて人工反強磁性垂直磁化膜をスパッタ製膜し、製膜した人工反強磁性垂直磁化膜を、細線に加工、及び、絶縁層の製膜と、細線上にスピン波を励起するアンテナを作製した。加工した素子の面直方向に一定の外部磁場を印加し、反射波測定行うことで、アンテナが励起するスピン波の磁気共鳴を調査した。その結果、二つの磁化が反平行になる磁場範囲において、二つの共鳴ピークが観測された。これら二つのピークは、右回りと左回りの共鳴モードに対応しており、本研究結果は、人工反強磁性垂直磁化膜を用いて、スピン波の偏光制御が可能であることを示している。また、鉄コバルトボロンとルテニウム層から成る、強磁性/非磁性/強磁性三層膜を用いて、アンテナ間を伝播するスピン波を伝送波測定によって調査し、人工反強磁性面内磁化膜中を反対方向に伝播するスピン波の共鳴周波数が異なることを観測した。さらには、人工反強磁性面内磁化膜細線にパルス電流を印加することで、反対方向に伝播するスピン波の共鳴周波数を入れ替えることに成功した。本研究結果は、スピン波を用いた可変ダイオード素子の開発にもつながり、スピン波を用いた論理演算素子の研究を大きく発展させるものである。

One axis anisotropy exists in antiferromagnets, and the magnetization axis is easy to parallel to the external magnetic field. The external magnetic field is opposite to the magnetization axis. The magnetization axis is opposite to the magnetic field. The magnetic field is opposite to the magnetic field. The existence of resonance, polarization and polarization, and the control of the orbit of magnetization difference of the second wave are possible. In this study, we investigate the magnetic resonance of the artificial antiferromagnetic perpendicular magnetization film with different axial anisotropy. The thin layer of the multilayer film can be used to fabricate the artificial antiferromagnetic perpendicular magnetization film. The thin line of the artificial antiferromagnetic perpendicular magnetization film can be processed, and the thin line of the insulating layer can be excited to fabricate the artificial antiferromagnetic perpendicular magnetization film. The magnetic resonance of the reflected wave is investigated by measuring the external magnetic field in the vertical direction of the processing element. The result is that the magnetization is antiparallel to the magnetic field, and the resonance is detected. The resonance between the right and left loops is opposite. The results of this study show that the polarization control of the dipole wave is possible with the use of an artificial antiferromagnetic perpendicular magnetization film. In the measurement of transmission wave of ferromagnetic/nonmagnetic/ferromagnetic three-layer films, the resonance frequency of ferromagnetic/nonmagnetic/ferromagnetic three-layer films is measured in opposite directions in an artificial antiferromagnetic in-plane magnetized film. In addition, the resonance frequency of the artificial antiferromagnetic thin wire is changed. The results of this study show that the development of logic elements in the application of computer waves has been greatly expanded.

项目成果

Spin Wave Resonance in Perpendicularly Magnetized Synthetic Antiferromagnets

垂直磁化合成反铁磁体中的自旋波共振

• DOI: 10.3379/msjmag.2103r004
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of the Magnetics Society of Japan
• 作者: Ishibashi M.;Shiota Y.;Funada S.;Moriyama T.;Ono T.
• 通讯作者: Ono T.

Enhancement of spin wave group velocity in ferrimagnets with angular momentum compensation

• DOI: 10.35848/1882-0786/ab916d
• 发表时间: 2020-05
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: S. Funada;Y. Shiota;M. Ishibashi;T. Moriyama;T. Ono

フェリ磁性ガーネットGd3Fe5O12薄膜におけるスピン波測定

亚铁磁石榴石 Gd3Fe5O12 薄膜中的自旋波测量

• 发表时间: 2020
• 作者: Anh Le Duc;Takase Kengo;Chiba Takahiro;Kota Yohei;Takiguchi Kosuke;Tanaka Masaaki;Funada Shinsaku
• 通讯作者: Funada Shinsaku

人工反強磁性垂直磁化膜におけるスピン波共鳴

人造反铁磁垂直磁化薄膜中的自旋波共振

• 发表时间: 2020
• 作者: S.Takarae;K. Takada;D. Kiriya;A. Ashida;T. Yoshimura;and N. Fujimura;石橋未央
• 通讯作者: 石橋未央

Switchable giant nonreciprocal frequency shift of propagating spin waves in synthetic antiferromagnets

• DOI: 10.1126/sciadv.aaz6931
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: Science Advances
• 影响因子: 13.6
• 作者: M. Ishibashi;Y. Shiota;Tian Li;S. Funada;T. Moriyama;T. Ono