Polarization control of spin wave spin current and its device application

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磁性体中を伝搬するスピン波はスピン流の担い手になりえることが知られており、このスピン波スピン流は伝導電子スピン流に比べて散逸の小さい伝搬方法である。反強磁性体におけるスピン波は強磁性体にはない回転極性を有するため、スピン波スピン流に「偏光」制御という新たな自由度を追加できることが理論的に提案されおり、実現が期待されている。しかし、これまで反強磁性体における磁化制御の困難さから実験的な実証は手付かずであった。そこで、本研究では反強磁性体に比べて交換結合の弱い人工反強磁性体に着目した。本年度は、まず、Co/Ni多層膜を磁性層に持つ垂直磁化人工反強磁性体をスパッタリング法により作製し、Co/Ni多層膜の膜厚比・積層回数およびRuスペーサー層の膜厚の最適化を行った。Co/Ni多層膜に関しては、なるべくダンピング定数が小さく、かつ膜厚を厚くしても垂直磁場下での残留磁化が垂直であることを条件とし、最適化を行った。その結果、Co(0.6nm)/Ni(0.2nm)で10回繰り返しの構造でも垂直磁化膜を得ることができた。次に円偏波マイクロ波を発生させることができるストリップ導波路を用いて、ベクトルネットワークアナライザおよびハイブリッドカプラを組み合わせた極性分解磁気共鳴測定を行った結果、磁気共鳴の回転極性を直接観測することに成功した。また、シミュレーション計算によって、回転極性の異なる磁気共鳴モードが縮退する条件において、様々な極性状態を作れることを確認した。