ナノ狭窄電子系におけるスピンダイナミックスとマイクロ波発信に関する研究

纳米电子系统中的自旋动力学和微波传输研究

• 批准号: 07J05710
• 负责人: 遠藤 広明
• 金额: $ 1.73万
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J05710/
• 关键词: 磁気抵抗効果; 強磁性ナノ接点; スピントランスファートルク; マイクロ波発振; スピンバルブ; Nano-oxide-layer; Nano-Oxide-Layer; Nanocontact Magneto-resistance; ナノコンタクト; Domain wall magneto-resistance

本研究の目的は,積層磁性膜素子中に複数のナノメーターオーダーの導電チャネルを有する極薄の酸化物絶縁体層(NOL : Nano-Oxide-Layer)を挿入し,電流狭窄や狭窄磁壁などの狭窄効果を用いることにより,高出力でかつ周波数の調律が可能な低消費電力型の新規なマイクロ波発信デバイスの開発を行うことにある.平成21年度は強磁性接点磁気抵抗(NCMR)素子のマイクロ波発振特性を測定し、そのスピンダイナミクスの解明を試みた。ここで、NCMR素子とは、強磁性接点を有するNOLが挿入されたスピンバルブ素子であり、2つの強磁性層の磁化を反平行にすることでナノ接点中に磁壁が狭窄され、磁気抵抗が発現することが示唆されている。マイクロ波発振特性の面内印加磁場角度依存性を調べた結果、強磁性層磁化の相対角度が140度近傍でのみ強くシャープな発振が観測された。この結果は、強磁性ナノ接点に狭窄された磁壁の運動をNeel磁壁とBloch磁壁間の状態変化の時間展開から理論的に予測したシミュレーション結果と定性的に一致しており、強磁性ナノ接点中の狭窄磁壁の存在を示唆するものである。さらに、発振周波数が強磁性層の強磁性共鳴周波数に一致していること、及び不均一系において最小8MHzの低線幅の発振ピークが観測されていたことから、スピン波伝搬を考慮した、発振源を狭窄磁壁とするNCMR素子特有の発振機構モデルを構築した。また、インピーダンスマッチングの改善、磁気抵抗変化率の向上、及び素子の直並列接続によるマイクロ波電流励起型位相同期により、現状0.1nW程度である出力が3μWにまで上昇させることが可能であることを見出し、NCMR素子が超小型マイクロ波発振器として実用検討が可能であることを示した。

The purpose of this study is to introduce a thin NOL (Nano-Oxide-Layer) layer into the multilayer magnetic film element, narrow current and narrow magnetic wall, narrow effect, high output, frequency modulation, and low power consumption. Measurement of the transmission characteristics of ferromagnetic contact magnetic resistance (NCMR) elements in Heisei 21 NCMR elements and ferromagnetic contacts have a narrow magnetic wall and a magnetic resistance in the contact. In-plane magnetic field angle dependence of ferromagnetic layer magnetization was investigated. These results are consistent with theoretical predictions and qualitative observations on the motion of the narrow magnetic wall in ferromagnetic contacts, the time expansion of the state transition between Neel and Bloch magnetic walls, and the existence of the narrow magnetic wall in ferromagnetic contacts. In addition, the number of oscillation cycles is consistent with the number of ferromagnetic resonance cycles of the ferromagnetic layer, and the non-uniform system has a minimum of 8MHz. The improvement of magnetic resistance and the direct parallel connection of the elements can be seen in the current phase of the ultra-small wave generator.

项目成果

STT microwave oscillation on domain wall magneto-resistance with Fe_<0.5>Co_<0.5>-AlO_x NOL

Fe_<0.5>Co_<0.5>-AlO_x NOL 磁阻磁阻的 STT 微波振荡

• 发表时间: 2008
• 作者: 山田明徳;et al.;山田明徳;鈴木裕章;山田明徳;遠藤広明;Hiroaki Endo
• 通讯作者: Hiroaki Endo

The feature of STT microwave oscillation relates on confinement of domain wall

STT微波振荡的特性与磁畴壁的约束有关

• 发表时间: 2008
• 作者: 小西敬太;松田喬;陽完治;H. Yanagihara;H. Suzuki;In Chang Chu;塩川陽平;澤田和也;白藤和茂;M. Doi;M. Sahashi;H. Suzuki
• 通讯作者: H. Suzuki

The frequency of microwave oscillation on domain wall magnetoresistance elements

畴壁磁阻元件的微波振荡频率

• 发表时间: 2008
• 作者: 山田明徳;et al.;山田明徳;鈴木裕章;山田明徳;遠藤広明
• 通讯作者: 遠藤広明

Domain Wall MR素子におけるマイクロ波発振特性の面内磁場依存性

畴壁MR元件中微波振荡特性的面内磁场依赖性

• 发表时间: 2009
• 作者: Dayang Nur Salmi Dharmiza;Mototada Oturu;Satoru Tanoi;Hiroyuki Ito;Noboru Ishihara;and Kazuya Masu;K.Makihara;鈴木裕章
• 通讯作者: 鈴木裕章

STT Microwave Oscillation on Nano-contact MR Devices under Low or High Applied Magnetic Field

低或高外加磁场下纳米接触 MR 器件上的 STT 微波振荡

• 发表时间: 2009
• 作者: Azuma;J.;Yamada;A.;Takeda;H.;Fukasawa;T.;Tsunoda;K.;Yoshimura;T.;Muftah Al-Mahdawi;土井正晶
• 通讯作者: 土井正晶