非一様磁化ダイナミクスの非線形領域磁化反転に関する研究

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近年ハードディスクドライブのデータ記録面密度は限界に達しており、次世代の磁気記録方式としてマイクロ波アシスト磁化反転が注目されている。マイクロ波アシスト磁化反転による高速磁気記録を実現するためには、磁化の歳差運動がどのように成長し反転に至るのか(磁化反転ダイナミクス)の理解が不可欠であり、本研究ではその物理の詳細の解明を目的とした。そして本年度は、1. 金属強磁性体であるNiFe細線を舞台に励起される磁化ダイナミクスの形状依存性を調べるとともに、2. 磁化ダイナミクスの励起に有用な新規なスピン流生成機構の発見に成功した。1. 異方性磁気抵抗効果に基づく電気抵抗の測定から、NiFe細線中で励起される磁化ダイナミクス(スピン波)の共鳴条件を調べた。3マグノン散乱と呼ばれる非線形現象に起因して励起されたスピン波の観測を通じて、スピン波分散関係の形状を同定する新しい手法の発見に成功し、同スピン波モードの共鳴周波数が細線断面のアスペクト比が1に近い形状の場合に非常に低減されることを明らかにした。2. 磁化ダイナミクスの振幅に関する重要なパラメータとして、摩擦係数に対応するGilbertダンピング定数がある。Gilbertダンピング定数は、スピン角運動量の流れであるスピン流を注入することでその大きさを低減できることが知られていたが、従来用いられていたPtなどの重金属を接合した系では、角運動量の散逸チャネルの増加によりGilbertダンピング定数が増大してしまう課題があった。申請者は、軽金属である銅を自然酸化させた材料を用いて、Gilbertダンピング定数が増大せずにスピン流を注入できる特徴を発見した。同材料は、磁化ダイナミクスを活用する磁気デバイスの性能を向上させる新規材料として期待できる。