ねじれ磁気構造を有する金属人工格子におけるスピン流の制御

扭曲磁结构金属超晶格中自旋电流的控制

基本信息

批准号：
22860006
负责人：
関剛斎
金额：
$ 2.01万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22860006/
关键词：
スピンエレクトロニクス構造・機能材料超格子

项目摘要

近年、スピン角運動量の流れである「スピン流」が注目を集めており、スピン流と磁化の相関の理解が基礎および応用の観点から重要な課題となっている。本研究課題では、人工的に制御されたねじれた磁気構造におけるスピン流の効果に着目し、空間的に変調された磁気構造におけるスピン流の効果を系統的に調べるためのモデルケースを構築する。今年度は、人工制御したねじれ磁気構造を有する金属多層膜の成長し、ねじれ磁気構造の強磁性共鳴周波数の評価およびその解析をおこなった。薄膜試料として、ソフト磁性体であるパーマロイ(Py)層とハード磁性体であるFePt層を積層化した交換結合スプリング薄膜をスパッタリング法により作製した。昨年度までの実験より、磁場を印加することによりPy内にねじれた磁気構造が形成されることが明らかとなっている。コプレーナ導波路とネットワークアナライザを用いてPy/FePt積層膜の強磁性共鳴周波数を調べたところ、ねじれ磁気構造を形成する磁場領域において、共鳴ピークのブロードニングや周波数シフトなど、ねじれ磁気構造に起因する特異な挙動が観測された。また、Py層の膜厚に依存した共鳴周波数のシフトが観測され、加えて厚いPy層の試料では高次の共鳴ピークが現れることが明らかとなった。これらのねじれ磁気構造の磁化ダイナミクスに関する実験結果は、スピン流とねじれ磁気構造の相関を理解する上で重要な基本的知見となる。本年度はこの成果に関して、国際会議での口頭発表を行った。

近年来，自旋角动量流动的“自旋流”引起了人们的关注，从基础和应用角度理解自旋流和磁化强度之间的相关性已成为一个重要问题。在本研究项目中，我们重点研究自旋流在人工控制扭曲磁结构中的影响，并构建模型案例来系统研究自旋流在空间调制磁结构中的影响。今年，我们生长了一种具有人工控制扭曲磁结构的金属多层薄膜，并对扭曲磁结构的铁磁共振频率进行了评估和分析。作为薄膜样品，通过溅射法制备了由一层软磁坡莫合金（Py）层和硬磁FePt层组成的交换耦合弹簧薄膜。直到去年进行的实验表明，施加磁场会在 Py 内部形成扭曲的磁结构。当我们使用共面波导和网络分析仪研究Py/FePt堆叠薄膜的铁磁共振频率时，我们发现在形成扭曲磁结构的磁场区域中，我们发现引起了共振峰展宽和频移。观察到扭曲的磁结构。另外，还观察到共振频率随Py层的厚度而变化，并且可知在Py层较厚的样品中出现高阶共振峰。这些扭曲磁结构磁化动力学的实验结果为理解自旋电流和扭曲磁结构之间的相关性提供了重要的基础知识。今年，我们在一次国际会议上就这一结果进行了口头报告。