巨視的回転運動のスピン変換に関する研究

宏观旋转运动的自旋转换研究

基本信息

批准号：
19J21785
负责人：
洞口泰輔
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21785/
关键词：
スピン流スピントルク強磁性共鳴スピン渦度結合傾斜材料

项目摘要

近年、SOIの小さな銅表面を自然酸化させた銅での高効率スピン流生成の報告がなされ、膜厚方向への組成傾斜に由来する電子のドリフト速度由来の渦度→スピン流変換機構の存在が示唆されている。本研究はこの渦度由来スピン流生成の定量的検証及び系統的調査に挑戦し、貴金属に依存しないスピン流デバイス実現への指針の提示を目指すものである。本年度は、A：スピントルク検出層の膜厚依存性測定によるスピントルクの精密測定、B: 逆スピンホール効果測定によるSOIの寄与の有無の解明 C:数値計算を用いた傾斜構造におけるスピン流シミュレーションを遂行した。A.スピン流が磁性体中の磁化に与えるトルクには直交する2成分が存在する。スピントルク検出層（磁性層：NiCu）の膜厚依存性測定を用いて2成分のトルクを分離する実験を遂行した。Si/Al傾斜材料系がPtと同程度～数倍のトルク効率を示す結果を得た。B.Si/Al2層膜の界面にAl-Siの薄い交互層を挿入したSi-Al傾斜膜においてスピン流→電流変換効率が電流→スピン流の変換効率に比べて小さくなる巨大非相反性を示すことを逆スピンホール効果測定によって明らかにした。この巨大非相反性は電流渦によるスピン流生成が示唆される自然酸化銅においても報告されており、Si-Al傾斜膜における渦度→スピン流生成を示唆する重要な結果である。C.従来のスピン拡散方程式では考慮していなかった物質パラメータの空間依存性を取りこんだ求解プログラムを実装した。固溶系において組成比が1:1となる付近で電気抵抗率が極大を取るNortheim則に従うことを考慮した。その結果、非固溶系に比べ固溶系の2元系傾斜材料が大きなスピン流生成効率を示すことが示唆される結果を得た。この結果は傾斜材料を用いた巨視的回転のスピン変換における材料選択指針を示す重要な結果である。

最近，已经有关于在铜中生产高效自旋电流的报道，在该铜中，Sois的小铜表面自然氧化，这表明存在涡度到旋转电流转换机制，该转换机制源自从组成梯度的膜厚度方向中从组成梯度衍生而来的漂移速度。这项研究将挑战对这种涡度衍生的旋转当前一代的定量验证和系统研究，并旨在提出指南，以实现不依赖贵金属的旋转电流设备。今年，A：通过测量自旋扭矩检测层的膜厚度依赖性的精确测量自旋扭矩，b：阐明SOI是否通过测量逆旋霍尔效应C：使用数值计算的倾斜结构中的旋转电流模拟。答：旋转电流施加到磁性材料中磁化的扭矩具有两个正交成分。使用膜厚度依赖性测量自旋扭矩检测层（磁层：NICU）进行了实验以分离两组分扭矩。 SI/AL梯度材料系统的扭矩效率约为PT的几倍。 B.反自旋霍尔效应测量结果表明，在Si-Al梯度膜中，在Si/Al2层膜的界面上插入了Al-Si的薄层，自旋转换效率小于电流旋转电流转换效率。在天然氧化铜中也报道了这种巨大的非股展度，其中提出了当前涡流的自旋当前产生，这是Si-Al梯度膜中涡度→旋转电流的重要结果。 C.我们实施了一个解释程序，该程序结合了材料参数的空间依赖性，这在常规的自旋扩散方程中未考虑。据认为，在实心溶液系统中，在1：1左右将电阻率最大化。结果表明，固定溶液系统的二元梯度材料在自旋电流产生中的效率比非溶液系统的效率更高。该结果是一个重要的结果，它为使用梯度材料提供了宏观旋转转化的材料选择指南。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Influence of Perpendicular RF Fields in Spin Torque FMR Measurement

垂直射频场对自旋扭矩 FMR 测量的影响

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Horaguchi;and Y. Nozaki
通讯作者：
and Y. Nozaki

スピントルクFMR スペクトル測定を用いた界面挿入層による微小スピントルク変調の測定

使用自旋扭矩 FMR 频谱测量测量界面插入层的微小自旋扭矩调制

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
洞口泰輔;能崎幸雄
通讯作者：
能崎幸雄

Highly accurate evaluation of spin-torque efficiency by measuring in-plane angular dependence of spin-torque ferromagnetic resonance

DOI：
10.1016/j.jmmm.2020.166727
发表时间：
2020-07
期刊：
Journal of Magnetism and Magnetic Materials
影响因子：
2.7
作者：
Taisuke Horaguchi;M. Matsuo;Y. Nozaki
通讯作者：
Taisuke Horaguchi;M. Matsuo;Y. Nozaki

Improvement of Spin Torque Efficiency using Si/Al Compositional Gradient Interface

利用 Si/Al 成分梯度界面提高自旋扭矩效率

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Horaguchi;C. He;Z. Wen;T. Ohkubo;K. Hono;S. Mitani;H. Sukegawa;J. Fujimoto;K. Yamanoi;M. Matsuo;and Y. Nozaki
通讯作者：
and Y. Nozaki

界面拡散させたSi/Al 2層膜に対するスピントルク効率の測定

界面扩散Si/Al双层薄膜自旋扭矩效率的测量