Magnetization dynamics in synthetic antiferromagnets for memory application

本研究では、磁気メモリ素子や計算素子等への応用に向けた積層反強磁性体の磁化ダイナミクスについて研究する。本年度は、磁性パーマロイ合金/Ruスペーサー/磁性パーマロイ合金の三層積層反強磁性構造の磁化ダイナミクスを調べた。試料は現有のスパッタ装置で作製した。磁化ダイナミクスと磁性層間相互作用の関係を調べる目的で、Ruスペーサーの厚みを様々に変えた積層反強磁性体を作製した。また、強磁性モード（音響モード）や反強磁性モード（光学モード）といった積層反強磁性体に固有の高速磁化ダイナミクスを、スピン流を用いて励起し異常磁気抵抗効果を用いた手法で検出した。それらの線形モードダイナミクスに加えて、モードの振幅が大きい、いわゆる非線形領域のダイナミクスを観測することに成功した。非線形領域になると、強磁性モードの周波数が反強磁性モードの周波数の1/2となる磁場において、固有周波数に特徴的な変化が現れることが実験的に明らかとなった。実験結果はマクロスピンモデルを用いた数値シミュレーションと定性的に一致し、非線形領域では強磁性モードが反強磁性モードと混成した特異なダイナミクスが発生するためであることが明らかとなった。微視的には波数ゼロの強磁性マグノンと反強磁性マグノンの関与する３マグノン散乱の効果とも解釈できるが、まだ不明な点は多く、さらなる研究が必要である。なお、これらの実験結果は応用物理学会で報告し、議論を行った。

本研究では、磁気メモリ素子や計算素子等への応用に向けた積層反強磁性体の磁化ダイナミクスについて研究する。本年度は、磁性パーマロイ合金/Ruスペーサー/磁性パーマロイ合金の三層積層反強磁性構造の磁化ダイナミクスを調べた。試料は現有のスパッタ装置で作製した。磁化ダイナミクスと磁性層間相互作用の関係を調べる目的で、Ruスペーサーの厚みを様々に変えた積層反強磁性体を作製した。また、強磁性モード（音響モード）や反強磁性モード（光学モード）といった積層反強磁性体に固有の高速磁化ダイナミクスを、スピン流を用いて励起し異常磁気抵抗効果を用いた手法で検出した。それらの線形モードダイナミクスに加えて、モードの振幅が大きい、いわゆる非線形領域のダイナミクスを観測することに成功した。非線形領域になると、強磁性モードの周波数が反強磁性モードの周波数の1/2となる磁場において、固有周波数に特徴的な変化が現れることが実験的に明らかとなった。実験結果はマクロスピンモデルを用いた数値シミュレーションと定性的に一致し、非線形領域では強磁性モードが反強磁性モードと混成した特異なダイナミクスが発生するためであることが明らかとなった。微視的には波数ゼロの強磁性マグノンと反強磁性マグノンの関与する３マグノン散乱の効果とも解釈できるが、まだ不明な点は多く、さらなる研究が必要である。なお、これらの実験結果は応用物理学会で報告し、議論を行った。