Voltage controlled spin-wave resonance in magnetic 2D structures

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究課題では、新規省エネ型スピンデバイスの構築に向けて、スピン波共鳴の観測が可能な磁性材料のデバイス設計指針を確立することを目的としている。本年度の研究実績は以下の通りである。磁性二次元構造体におけるスピン波の電圧制御に関する基礎検討を行うために、閉じ込め型スピン共鳴計測および膜面内方向でのスピン波伝搬計測のために、高周波伝送線路および高周波電流印加端子と高周波電圧検出端子を試料最表面に集積化させるための微細加工用マスクの準備を、伝送線路設計ガイドに基づいて行った。また、これらの計測を行うにあたり、磁性材料として低磁界において磁化の応答性がよいパーマロイ（Ni-Fe）多結晶とイットリウム鉄ガーネット（YIG）単結晶を選択した。① 閉じ込め型スピン波共鳴計測：膜厚および細線幅の異なるNi-Fe多結晶細線表面に、膜厚の異なるSi-O絶縁層を介してコプレーナ伝送線路を集積化した試料を作製し、スピン波共鳴計測を行った。膜厚および細線幅の異なるいくつかのNi-Fe細線において、強磁性（FMR）共鳴に加えて非常に弱い低次モードのスピン波共鳴を観測した。これらの結果は、マイクロマグネティックスシミュレーションによる結果と傾向が一致した。② 膜面内方向でのスピン波伝搬計測：YIG単結晶膜の最表面に高周波電流印加端子と高周波電圧検出端子を集積化することにより、単結晶膜中で生成されるスピン波伝搬の検出を行った。電圧検出端子の場所を電流印加端子の前後左右に設置した場合に、スピン波のピーク強度が著しく変化し、とりわけ電流印加端子で発生する高周波磁界の向きに依存していることがわかった。また、観測されたスピン波は複数のモードが重なった集団のように振る舞い、周波数の増加にともない高磁界側へ移動することがわかった。