巨視的回転運動のスピン変換に関する研究

宏观旋转运动的自旋转换研究

• 批准号: 19J21785
• 负责人: 洞口 泰輔
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Keio 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-19J21785/
• 关键词: スピン流; スピントルク; 強磁性共鳴; スピン渦度結合; 傾斜材料

近年、SOIの小さな銅表面を自然酸化させた銅での高効率スピン流生成の報告がなされ、膜厚方向への組成傾斜に由来する電子のドリフト速度由来の渦度→スピン流変換機構の存在が示唆されている。本研究はこの渦度由来スピン流生成の定量的検証及び系統的調査に挑戦し、貴金属に依存しないスピン流デバイス実現への指針の提示を目指すものである。本年度は、A：スピントルク検出層の膜厚依存性測定によるスピントルクの精密測定、B: 逆スピンホール効果測定によるSOIの寄与の有無の解明 C:数値計算を用いた傾斜構造におけるスピン流シミュレーションを遂行した。A.スピン流が磁性体中の磁化に与えるトルクには直交する2成分が存在する。スピントルク検出層（磁性層：NiCu）の膜厚依存性測定を用いて2成分のトルクを分離する実験を遂行した。Si/Al傾斜材料系がPtと同程度～数倍のトルク効率を示す結果を得た。B.Si/Al2層膜の界面にAl-Siの薄い交互層を挿入したSi-Al傾斜膜においてスピン流→電流変換効率が電流→スピン流の変換効率に比べて小さくなる巨大非相反性を示すことを逆スピンホール効果測定によって明らかにした。この巨大非相反性は電流渦によるスピン流生成が示唆される自然酸化銅においても報告されており、Si-Al傾斜膜における渦度→スピン流生成を示唆する重要な結果である。C.従来のスピン拡散方程式では考慮していなかった物質パラメータの空間依存性を取りこんだ求解プログラムを実装した。固溶系において組成比が1:1となる付近で電気抵抗率が極大を取るNortheim則に従うことを考慮した。その結果、非固溶系に比べ固溶系の2元系傾斜材料が大きなスピン流生成効率を示すことが示唆される結果を得た。この結果は傾斜材料を用いた巨視的回転のスピン変換における材料選択指針を示す重要な結果である。

In recent years, small SOI の さ な copper surface を natural acidification さ せ た copper で の high working rate ス ピ ン flow generated の report が な さ れ, film thickness direction へ の of tilt に origin す る electronic の ド リ フ ト speed origin の vorticity - ス ピ ン flow variations in institutions exist の が in stopping さ れ て い る. This study は こ の vorticity origin ス ピ ン flow generated の 検 card and び system quantitative survey に pick 戦 し, precious metals に dependent し な い ス ピ ン flow デ バ イ ス be presently へ の pointer の prompt を refers す も の で あ る. は this year, A: ス ピ ン ト ル ク 検 out layer の determination of film thickness dependence に よ る ス ピ ン ト ル ク の precision determination, B: inverse ス ピ ン ホ ー ル sharper determination of fruit に よ る SOI の send the の failures の interpret C: the numerical computing を with い た inclined structure に お け る ス ピ ン flow シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を carries out し た. In A スピ <s:1> current が magnetic body, the <s:1> magnetization に and the えるト <s:1> に に に <s:1> direct intersection する2 component が exist する. ス ピ ン ト ル ク 検 layer (magnetic layer: the NiCu) の を measure film thickness dependence い て 2 ingredients の ト ル ク を separation す る be 験 を carries out し た. The Si/Al inclined material is がPtと to the same degree ~ several times the <s:1> ト ト を efficiency を shows that す results を た. B.S I/Al2 membrane の interface に Al - Si の thin layer い interaction を scions into し た Si - Al tilt membrane に お い て ス ピ ン flow - - in sharper rate が current - ス ピ ン flow の に - in sharper rate than べ て small さ く な る huge non instead を shown す こ と を inverse ス ピ ン ホ ー ル sharper determination of fruit に よ っ て Ming ら か に し た. こ の huge non instead は eddy current に よ る ス ピ ン flow generated が in stopping さ れ る natural acidification copper に お い て も report さ れ て お り tilt, Si - Al membrane に お け る vorticity - ス ピ ン flow generated を in stopping す る important な results で あ る. C. 従 to の ス ピ ン company, dispersion equations で は consider し て い な か っ た material パ ラ メ ー タ の space dependence を take り こ ん だ solving プ ロ グ ラ ム を be loaded し た. Solid solution series に お い て composition than が 1:1 と な る paying nearly で electric 気 resistance が を take great る Northeim is に 従 う こ と を consider し た. そ の results, the solid solution に than べ solid solution is の 2 component system tilt material が き な ス ピ ン flow generated を working rate in す こ と が in stopping さ れ た を る results. こ の results は tilt material を い た back to the planning of macroscope の ス ピ ン variations in に お け る material sentaku pointer を で す important な results indicated あ る.

项目成果

Influence of Perpendicular RF Fields in Spin Torque FMR Measurement

垂直射频场对自旋扭矩 FMR 测量的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: T. Horaguchi;and Y. Nozaki
• 通讯作者: and Y. Nozaki

Spin Torque Generation using Si/Al Compositional Gradient Material

使用 Si/Al 成分梯度材料生成自旋扭矩

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Horaguchi;C. He;Z. Wen;T. Ohkubo;K. Hono;S. Mitani; H. Sukegawa;J. Fujimoto;K. Yamanoi;M. Matsuo;and Y. Nozaki
• 通讯作者: and Y. Nozaki

スピントルクFMR スペクトル測定を用いた界面挿入層による微小スピントルク変調の測定

使用自旋扭矩 FMR 频谱测量测量界面插入层的微小自旋扭矩调制

• 发表时间: 2019
• 作者: 洞口泰輔;能崎幸雄
• 通讯作者: 能崎幸雄

Highly accurate evaluation of spin-torque efficiency by measuring in-plane angular dependence of spin-torque ferromagnetic resonance

• DOI: 10.1016/j.jmmm.2020.166727
• 发表时间: 2020-07
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
• 影响因子: 2.7
• 作者: Taisuke Horaguchi;M. Matsuo;Y. Nozaki

Improvement of Spin Torque Efficiency using Si/Al Compositional Gradient Interface

利用 Si/Al 成分梯度界面提高自旋扭矩效率

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Horaguchi;C. He;Z. Wen;T. Ohkubo;K. Hono;S. Mitani;H. Sukegawa;J. Fujimoto;K. Yamanoi;M. Matsuo;and Y. Nozaki
• 通讯作者: and Y. Nozaki