磁気デバイスにおける磁気緩和現象の解明　-デバイス開発での理論的設計指針の確立-

阐明磁性器件中的磁弛豫现象 - 建立器件开发的理论设计指南 -

• 批准号: 19J20596
• 负责人: 平松 諒也
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20596/
• 关键词: 磁気緩和; ギルバート緩和定数; 第一原理計算; DLM; 磁気緩和現象; 磁気緩和の増強

本研究は磁気デバイスにおける磁化のダイナミクス，特に磁気緩和と呼ばれる物理現象に焦点を当てた理論研究である．磁気緩和を人工的に制御することでデバイスの性能向上が期待されている．一方で，緩和現象はデバイスの環境に大きく依存することが知られており，人工的に制御するために必要な知見が現状では不十分であるという課題が存在する．本研究は，環境，特にデバイスの構造・温度と磁気緩和現象の関係性を定量評価することで，物理的知見を深めてデバイス開発を理論的立場から支援することが目的である．本目的を達成するため，デバイスの構造・温度を反映した磁気緩和の評価手法の構築・実装・実行を行った．磁気緩和のデバイス構造依存性に関しては，強磁性体の持つスピン軌道相互作用に起因する内因的な緩和と，強磁性体から非磁性体へのスピンの空間移動に起因する外因的な緩和の双方を評価することで対処した．温度依存性に関しては，鞍点近似を用いた電子状態計算と，温度効果をスピン揺らぎとして統計力学を用いて処理することで自己無撞着に計算する枠組みを構築した．第一原理計算による電子状態計算と構築した評価手法を利用した結果，磁気緩和のデバイス構造・温度依存性は先行の実験結果を定性的に再現できるものが得られた．また，磁気緩和の温度依存性とスピンの遍歴性との関係性に関して，磁化の温度依存性の評価結果を踏まえて，物理的に議論することに成功した．これらの研究結果は磁気緩和の物理的知見を深め，磁気デバイスの開発に関して大きく貢献したものであると考える．

This study focuses on the theoretical study of magnetic field relaxation and magnetization. The performance of magnetic mitigation is expected to improve. On the one hand, the mitigation phenomenon is greatly dependent on the environment, and the problem exists because of the artificial control. This study aims to quantitatively evaluate the relationship between structure, temperature and magnetic relaxation phenomena in the environment, and to support the theoretical standpoint of physical knowledge and development. To achieve this goal, the structure, temperature, and evaluation methods of magnetic field mitigation are implemented. The structural dependence of magnetic relaxation is related to the relaxation of the internal cause of the orbital interaction of ferromagnetic materials and the relaxation of the external cause of the spatial movement of ferromagnetic materials. Temperature dependence is the result of calculation of electron states. The first principle calculation method is used to construct the electronic state evaluation method. The temperature dependence of magnetic relaxation is related to the temperature dependence of magnetization. The results of this study are related to the deep understanding of the physics of magnetic relaxation, and the contribution of magnetic relaxation to the development of magnetic relaxation.

项目成果

First Principle Calculations for Gilbert Damping Constants of Heusler Alloys in the Consideration of Spin Fluctuation

考虑自旋涨落的Heusler合金吉尔伯特阻尼常数的第一性原理计算

• 发表时间: 2019
• 作者: R. Hiramatsu;S. Shirakihara;D. Miura;and A. Sakuma
• 通讯作者: and A. Sakuma

First-principles calculations for Gilbert damping constant at finite temperature

有限温度下吉尔伯特阻尼常数的第一性原理计算

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac4205
• 发表时间: 2021
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Hiramatsu Ryoya;Miura Daisuke;Sakuma Akimasa
• 通讯作者: Sakuma Akimasa