マグノニクス技術の創成に資するスピン波生成・伝播・位相特性の電界制御

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磁性体中のスピンの歳差運動が波の形態で伝播するスピン波は消費エネルギーの少ない情報担体として期待されており、マグノニクスと呼ばれる研究分野として研究が進展している。これまでスピン波の制御には通電による手法が用いられていたが、デバイス応用の観点からより消費エネルギーの少ない制御手法の確立が必要である。そこで本研究は、特異な磁気特性を有するFeRh規則合金に着目し、その磁気特性を電界制御することで、低消費電力マグノニクスの基盤技術確立を目指した。令和元年度は、FeRh薄膜に対して強磁性共鳴測定を実施し、有効磁化と磁気緩和の指標であるギルバートダンピング定数の温度依存性の評価を行った。その結果、強磁性ドメイン内の正味の磁化は温度に大きく依存しない一方で、ギルバートダンピング定数は温度増加に伴い減少する傾向が明らかになった。これらの結果に基づいてスピン波の長距離伝播の可能性を評価した。その結果、強磁性状態においてスピン波減衰長が極めて短く、さらに反強磁性ドメインが共存することで強磁性ドメインの磁気緩和が増大し、スピン波の減衰長がさらに短距離化することが明らかになった。従って、長距離スピン波伝播材料としてFeRh合金を利用するためにはスピン波減衰長を長距離化するための方策が必要であることが明らかになった。また本研究の結果は電界により強磁性、反強磁性状態を切り替えることでスピン波伝播特性の制御が可能であることを示唆している。