Kyoto University의 화학 연구소의 Yoichi Shiota 교수와 Teruo Ono 교수와 함께 연구 그룹 인 Yoichi Shiota와 Teruo Ono 부교수는 Taniguchi Tomohiro의 연구 팀과의 리서치 팀과 함께 전국 고급 연구원과 함께 Taniguchi Tomohiro의 리서치 팀과 함께 지시를 받았다 (이하 AIST라고 불림) 및 Nagoya University 공학 대학원의 Takahiro Moriyama 교수인공 반 강자성참고 1), 파도로 전달되는 자기 진동 (Magnon참고 2))의 회전 에볼루션 바카라은 여기 전자 레인지의 주파수에 의해 제어되었으며, 회전 에볼루션 바카라은 전기적으로 성공적으로 읽었습니다
반 강자성 자석은 시계 에볼루션 바카라과 시계 반대 에볼루션 바카라으로 두 개의 다른 회전 모드를 가지고 있으므로 자석이기도합니다회전 극성참고 3)그러나, 일반적인 반 강자성 물질의 자기 극은 외부 필드에 의해 제어하기 어렵 기 때문에, 하나의 장치가 다른 회전성 극성을 갖는 자석의 생성, 전송 및 검출을 입증 한 경우는 없었습니다
8436_8604spintronics참고 4)연구 분야의 개발에 상당한 기여를 할 것으로 예상됩니다
이 연구 결과는 2024 년 11 월 20 일에 발표되었으며 International Academic Journal "Nature Communications"
연구 개념 다이어그램 : 마이크로파 주파수에서 흥분하고 전파 된 자석을 전기적으로 감지하는 자석 회전 에볼루션 바카라 제어
spintronics에서 스핀 각 운동량의 흐름스핀 흐름참고 5)중요한 요소입니다 자기 몸체에서 자기 극의 집단적 여기 인 Magnon은 잠재적 인 스핀 전류로 알려져 있으며, 전하 전달없이 스핀 각 운동량을 운반 할 수 있기 때문에 저전력 스핀 장치에 적용될 것으로 예상됩니다 전형적인 강자성 자석은 자기장에 비해 시계 에볼루션 바카라으로 회전 모드 만 갖습니다 한편, 2 개의 자기 극이 반대 에볼루션 바카라으로 결합 된 항 피성기 마그논은 시계 에볼루션 바카라 및 반 시계 에볼루션 바카라 회전 모드를 가지므로 Magnon은 회전 극성과 같은 새로운 정도의 자유를 추가 할 수 있습니다 그러나, 일반적인 반 강자성 물질의 자기 극은 외부 필드에 의해 제어하기 어렵 기 때문에, 상이한 회전 극성을 갖는 자석의 생성, 전송 및 검출을 보여주는 단일 장치의 예는 없었다
이 연구에서Perortoon Magnetization참고 6)의 자기 재료로 사용되었고, 각 자성 층의 자기 층이 거의 얇은 루텐 (Ru) 비수성 층을 통해 반대 에볼루션 바카라으로 결합되는 인위적 항 강자성 물질로 사용되었다 일반적인 항 페로 마그넷과 비교하여, 인공 항 페로 마그넷은 전기 측정을 허용하는 GHZ의 순서에 대한 스핀 역학을 가지고 있으며, 외부 자기장에 의한 공명 주파수 및 자화 에볼루션 바카라을 쉽게 제어 할 수 있다는 사실을 특징으로한다 또한, 인공 반 유사성 물질의 상부 및 하부 층은 다음과 같습니다스핀 전류 변환Note 7)사용되었습니다 박막 시편을 구멍 바 모양으로 미세하게 가공 한 후, 홀 바르 터미널에서 멀리 떨어진 위치에서 고주파 자기장을 사용하여 마그논 여기를 위해 안테나를 제조 하였다 (도 1)
그림 1이 연구에서 제작 된 장치의 전자 현미경 다이어그램 및 측정 회로의 단순화 된 다이어그램
그림 2 (a)는 수직 자화를 갖는 인공 항 피간기의 외부 자기장과 관련하여 자석의 공명 주파수를 보여줍니다 각 회전 모드는 공명 조건이 다르고 공명 주파수는 특정 자기장 조건에서 일관되지만 외부 자기장을 적용하면 공명 주파수가 다르고 적절한 여기 주파수를 선택하면 두 회전 모드 중 하나가 선택적으로 여기 될 수 있습니다
우리 가이 연구에서 우리가 초점을 맞춘 또 다른 것은 두 자기 극의 회전 진폭이 그림 2 (b) (c)와 같이 시계 에볼루션 바카라과 반 시계 에볼루션 바카라 회전 모드마다 다르다는 것입니다 자기 층과 더 큰 자기 극 회전 진폭을 갖는 비자성 층의 스핀 전류 전환 전환 현상을 통해 자기가 전기적으로 감지 될 수있다 따라서, 동일한 기호를 갖고 스핀 전류 전환 효율을 갖는 백금 (PT)을 사용함으로써 인공 antiferromagnet의 상부 및 하단 층에 대해, 마그논의 회전 에볼루션 바카라이 효율적으로 감지 될 수있다 실험은이 원리에 따라 수행되었으며, 그림 2 (d)에 표시된 결과는 마이크로파의 여기 주파수가 136GHz 또는 180GHz로 전환 될 때 전파 된 마그논 변화의 감지 된 전압의 부호가 나타납니다
그림 2 (a) 수직 자화를 갖는 인공 항 피간 마그네트에서 외부 자기장을 갖는 자석의 공명 주파수 (b) 시계 에볼루션 바카라 마그논 및 (c) 반 시계 에볼루션 바카라 마그난의 개략도 (d) 특정 외부 자기장 하에서 전파 자석의 회전 극성 제어의 예 전자 레인지의 여기 주파수를 전환하는 데 반응하여, 전파 된 마그논의 감지 된 전압의 부호가 변경되었고, 전파 된 마그논의 회전 에볼루션 바카라을 전기적으로 읽을 수있었습니다
위의 실험 결과에서, 우리는 수직 인 인공 (pt)을 위와 아래에 수직으로 사용하여 단일 장치를 사용하여 다른 회전 극성을 사용하여 다른 회전 극성을 갖는 자석의 생성, 전송 및 검출을 성공적으로 보여 주었다
이 연구의 실험은 주로 교토 대학교에서 수행되었습니다 AIST의 연구원들은 이론적 모델을 구성했으며 데이터 분석에 중요한 기여를했습니다 Nagoya University의 연구원들은 실험 환경의 발전과 데이터 해석에 중요한 기여를했습니다
이 데모는 새로운 정도의 자유, Magnon의 회전 극성을 공개합니다 이것은 왼쪽 원골파 분극 및 오른쪽 원골파 분극에 해당하므로, 빛과 마찬가지로 항 강자성 마그논에 "분극"제어를위한 자유도를 추가하고 지금까지 끌리지 않은 Magnon의 잠재적 잠재력을 가져올 수 있습니다 또한,이 실험에 사용 된 인공 항 강자성 박막은 미세 처리를 통해 장치로 쉽게 변환 될 수 있으며, 자화 배열은 외부 자기장에 의해 쉽게 제어 될 수 있으며, 재료 및 필름 두께에 따라 일반적인 물리적 특성 설계를 허용하지 않기 때문에 자화 배열을 쉽게 제어 할 수 있습니다 이를 활용하면 Magnon Transistors 및 Magnon-Domain Wall 구동 장치와 같은 저전력 및 다기능 스핀 장치에 적용될 것으로 예상됩니다
이 연구는 과학 연구를위한 보조금, "기본 연구 (b) JP22H01936, JP223K23204", "국제 공동 연구 가속 펀드 (해외 협력 연구) jp23KK0093", Academic Change Research (A) JP24H0 Fundament Fundamental Research (a), ","JP24H0 Fundame Fundamation research (A) " JP20H05665 ","특별 프로모션 연구 JP24H00007 ","학술 홍보 및 교육을위한 Murata 재단, 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술부, "차세대 X-NICS 반도체 제작 센터 형성 프로젝트 JPJ011438"및 Kyoto University Institute International Institute 및 공동 연구 센터의 "연구 보조금"
제목 : 전파 반 강자성 자석의 손잡이 조작
저자 : Yoichi Shiota, Tomohiro Taniguchi, Daiju Hayashi, Hideki Narita, Shutaro Karube, Ryuske Hisatomi, Takahiro Moriyama 및 Teruo Ono
게시 된 잡지 :Nature Communicationsdoi : 101038/s41467-024-54125-0