マグノントランジスタ作製へ向けたスピン波帰還構造の研究

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磁気の歳差運動を波として伝えるスピン波を用いたマグノニクス分野は、ジュール熱の発生しない超低消費電力の情報伝達システムとして利用が期待されている。本研究では、スピン波の集積回路に向けた増幅機構の確立のため、マイクロメートルスケールでのスピン波帰還構造の開発を行っている。試料作製においては、レーザリソグラフィー装置と超高真空スパッタ装置を活用して、最小線幅2 μmを有する全長50 μmの微細化スピン波帰還構造を作製した。帰還構造は、リング型ループ回路を直線上の導波路に接続した構造である。スピン波帰還構造としてスピン波励起アンテナ、増幅アンテナ、リング共振部を含む導波路を設計した。スピン波帰還構造のリングループ導波路におけるスピン波周回伝搬を調べるため、空間分解能250 nmの精度を有するブリルアン散乱分光法を用いてスピン波の空間分布を測定した。励起アンテナ部から生成されたスピン波は帰還構造のリング型ループ回路に分岐伝搬した。リング型ループ回路でのスピン波強度はループ回路全体で観測され、リング部でのモード変換が生じて伝搬していることが確認された。一方、増幅アンテナを使用してスピン波帰還構造から出力されるスピン波振幅の計測を行った結果、ループ構造を有していない直線導波路に比べて大きくなることが確認できた。増幅アンテナの入力電力位相を制御することで最大３倍の増幅効果を得ることに成功した。帰還構造の増幅器としての有用性を示すことができ、スピン波素子の集積化へ向けた利用が期待できる。