リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「キラルスピンソリトン格子の集団運動におけるマイクロ波デバイス機能」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。
リケラボ

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

キラルスピンソリトン格子の集団運動におけるマイクロ波デバイス機能

島本 雄介 大阪府立大学 DOI:info:doi/10.24729/00017757

2022.07.21

概要

マイクロ波とは 300 MHz から 3 THz の間の電磁波を指し、パソコンやスマートフォンなどの移動体通信技術に利用されている [1]。*1最近では、パソコン、スマートフォン、タブレット端末同士だけでなく、私達の身の回りのあらゆる物体がインターネット上で繋がる Internet of Things (IoT) という概念が注目されている [2]。IoT では、我々の街に潜在している様々なデータを無線通信やセンサ、カメラ等を通じて収集することができるようになる。そうやって集めたビックデータを分析し、高い研究開発力を有する大学や企業と連携しながら、都市課題の解決していくようなまちづくりのモデルはスマートシティと呼ばれている [3]。スマートシティの推進に伴い、その基盤となるマイクロ波を使った無線通信は今後もますます増えていくであろう。

図 1.1 マイクロ波の周波数帯域. 移動体通信には主にマイクロ波が利用される.

通信システムを大容量化、高速化するための方法の 1 つとして、使用する周波数帯域を拡張することが挙げられる。その一例として、最近では、第 5 世代移動通信システム (5th Generation Mobile Communication System: 5G) がすでに実用化され始めている。5Gでは、Frequency Range 1 (FR1) と呼ばれる 410 MHz から 7.125 GHz の周波数帯域と、Frequency Range 2 (FR2) と呼ばれる 24.25 GHz から 52.6 GHz の周波数帯域が使用される [4]。日本においては、FR1 は 3.7 GHz 帯と 4.5 GHz 帯、FR2 は 28 GHz 帯が携帯キャリア会社に充てがわれている。FR1 は、第 4 世代移動通信システム (4G) と周波数帯が近く、それらの技術が流用できるため、比較的早い段階で実用化に至っている。一方、FR2 はこれまであまり利用が進んでいなかった周波数帯である。そのため、周辺技術の開発は FR1 に比べると遅れているが、FR1 よりも広い周波数帯域を確保することができる。FR2 の電磁波は直進性が高いため、ビルなどの障害物の影響を受けやすく、さらに空気中の水分により減衰しやすいので、広いエリアの通信には不向きである。そのため固定的な場所で、大容量通信や高速通信が必要な場面での利用が考えられている [5]。実際に、28 GHz 帯は工場などのローカル通信ネットワークとして運用され始めている [6]。このように、既存のものより高い周波数帯の技術を開発することで、通信を大容量化、高速化することができる。

第 6 世代移動通信システム (6G) では、5G 技術よりもさらに高い周波数である 90 GHz程度から数 100 GHz の高周波技術の開発が期待されている。米国の連邦通信委員会は 95 GHz から 3 THz の周波数帯域の電磁波を 6G 向けに検討するように推奨している [7]。日本においても 6G の技術開発は注目を集めており、例えば、特定実験試験局では、66 GHz から 67 GHz、92 GHz から 100 GHz、287.5 GHz から 312.5 GHz が使用可能な周波数として新たに追加されている [8]。また、無線 LAN の Wi-Fi (2.4 GHz、 5 GHz) の次世代を担うであろうWi-Gig の周波数は 5G のFR2 よりも少し高い 60 GHzである [9]。6G で注目されている周波数の電磁波は通信技術以外へも展開されており、例えば、自動運転技術に必要な車載レーダーとして 80 GHz 程度のマイクロ波の技術開発が行われている。

さて、磁性材料はマイクロ波デバイスの材料として現在も研究開発されている [10] [11]。磁性材料はマイクロ波を共鳴吸収する性質やマイクロ波を磁気の波として伝える性質を有している。元となる物理現象は磁性の源であるスピンの磁気共鳴現象で、スピンの歳差運動の周期と同じ周期の交流磁場を磁性材料に印加すると磁気共鳴が励起される。他の材料にはない、磁性材料の特長として、印加する磁場強度を変えることで共鳴周波数を変調できる点が挙げられる。このような特性を活かして、例えば、帯域可変バンドパスフィルター、すなわち、ある周波数の信号だけを透過して、かつ、その周波数を変調できるフィルタに磁性材料は利用されている。この周波数可変特性は、高周波素子の特性評価を行うネットワーク・アナライザーなどの高周波計測装置やもっと大規模には電波望遠鏡に利用されており、磁性材料は高周波技術開発に必要な素材であると言える。また、マイクロ波の非可逆伝送 (信号が伝わる向きが 1 方向に決まる) を可能にするサーキュレータ、及び、アイソレータにも磁性材料が使われている。アイソレータは信号の反射によって発生する定在波を抑制するなど、移動体通信技術には欠かせないデバイスである [12]。他にも、高周波発生器、遅延素子、電波吸収材料に磁性材料は利用されている [10] [11]。

マイクロ波デバイスに使われている磁性材料として、共鳴ピークが鋭い (Q 値が高い)イットリウム・鉄・ガーネット (Yttrium Iron Garnet: YIG) というフェリ磁性絶縁体や共鳴強度が大きいフェライトなどの強磁性体が知られている。これらの材料において、マイクロ波吸収が起こる共鳴周波数を高くするには、強磁場を印加する必要がある。一般に共鳴周波数が高くなるほど、周波数特性は悪くなる傾向にあり、既存の磁性材料で動作可能な周波数は数 GHz から 70 GHz 以下であるとされている [13]。例えば、現在販売されている YIG 帯域可変バンドパスフィルターの最大周波数は 50 GHz である [14]。

隣り合う磁気モーメントが 180 度反対を向いた状態で整列している反強磁性体では、交換結合由来の強い分子場が生じるため、共鳴周波数は数 THz になる。反強磁性共鳴の他にも、結晶中のフォノンや分子の回転振動などの素励起もテラヘルツ帯であることが知られており、基礎物性の観点で興味深い周波数帯である。また、テラヘルツ技術は大容量通信、セキュリティ技術、医療開発などへの展開が期待されており、現在も国内外で盛んに研究されている。

では、強磁性共鳴と反強磁性共鳴の間の周波数帯域で共鳴を示す磁性材料はないのだろうか。90 GHz 程度から数 100 GHz は 6G 技術の開発が期待されている周波数帯であるが、従来の磁性材料では到達することができないためか、磁性研究ではあまり注目されてこなかった。マイクロ波磁気デバイスをさらに高周波化するためには、全く新しい磁性材料に着目する必要があるだろう。例えば、強い磁気異方性を示す ε-Fe2O3 では、磁気異方定数の大きさに応じた有効磁場が印加されるため、共鳴周波数が 182 GHz になることが報告されている [15]。さらにこの物質では鉄イオンを他の金属イオンで置換することで、共鳴周波数を 30 GHz から 220 GHz まで変調させることができるため、高周波領域の電波吸収材としての応用が提案されている [16]。しかし、こういった強い磁気異方性を示す磁性体では、磁場を使った周波数変調の帯域が狭くなってしまうため、磁性材料の特長である可変性を活かすことができない。

強磁性材料よりも高い周波数帯で磁気共鳴を実現する方法として、周期変調が可能な長周期磁気構造を使うことが挙げられる。物体中に現れる周期構造は、固体物理において重要な概念の 1 つである。結晶中を運動する電子の分散関係には、周期的ポテンシャルのためバンド構造が形成されるように、物質中に存在する周期構造は粒子や波の性質を変化させる。最近では、フォトニック結晶 [17] に代表されるように、リソグラフィ法や集束イオンビーム加工などの微細加工技術を利用し人工的に超格子や超構造を作製することで、フォノン [18]、プラズモン [19]、マグノン [20] といった準粒子の分散関係やバンド構造を制御しようとする研究が盛んに行われている。そういった人工超構造は、面発光レーザー [21]、低熱伝導素材 [22]、高感度な光学分割技術 [23]、省エネルギー電子情報デバイス [24] への応用が期待されている。フォトニック結晶などの人工超構造の研究において、周期が変調できる超構造というのは、大変興味深い研究対象である。しかし、外場を使って周期を変えられる物質は非常に限られている。キラルスピンソリトン格子 (Chiral Spin Soliton Lattice: CSL) と呼ばれる磁気構造 [25] [26] やチューナブル然に形成される超構造において周期が可変であることが知られている。

本研究の対象である CSL は、スピンがらせん状にねじれた部位 (ソリトン) が周期的に整列した磁気構造である。CSL では印加する磁場強度を変えることで、ソリトン同士の間隔、つまり、らせん周期を連続的に変調することができる。これは、CSL 形成過程が秩序変数 (ソリトン密度) に従うためである。また、結晶キラリティによって保護されており、外部擾乱に対して堅牢に振る舞う。CSL はマクロなスケールでコヒーレントであり、周期変調が可能な磁気超構造とみなすことができる。

図 1.2 CSL フォノンの分散関係. 磁気超構造の周期 L(H) に応じて、ブリルアンゾーンの境界 π/L(H) が決まる.

磁気超構造の並進対称性の破れに応じて、CSL フォノンモードと呼ばれる集団運動が出現することが理論研究で予言されている [29]。磁気超構造の格子振動に該当するモードである。CSL フォノンの分散関係には、CSL の周期に応じて、ブリルアンゾーン (BZ)が形成される (図 1.2)。分散関係のブランチは BZ の境界でパタパタと折りたたまれ、磁気共鳴の高次モードが広い周波数範囲で出現する。興味深いことに、CSL の周期を延ばすと、それに応じて BZ は小さくなり、高次モード間のエネルギーギャップは小さくなっていく。つまり、CSL の周期を変調することで、従来の強磁性共鳴よりも高周波かつ広帯域な共鳴モードが期待できる。このように CSL は、6G の周波数帯域を担う新たな高周波磁性材料としての可能性を秘めているが、CSL の集団運動に関する実験研究は 2013年に Mushenok [30] によって報告されてからは、全く報告されていない。CSL フォノンモードに関しても、実験的に観測されたことは報告されていない。

論文の公開元へ

この論文で使われている画像

関連論文

関連論文をもっと見る

参考文献

[1] G. Marconi. Wireless telegraphic communication (Nobel Lecture, 1909).

[2] J. Gubbi, R. Buyya, S. Marusic, and M. Palaniswami. Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future Gener. Comput. Syst., Vol. 29, pp. 1645–1660, (2013).

[3] 内閣府. スマートシティガイドブック, 2021. https://www8.cao.go.jp/cstp/ society5_0/smartcity/.

[4] The 3rd Generation Partnership Project. 3gpp specification series ts 38., 2017. https://www.3gpp.org/DynaReport/38-series.htm.

[5] Flexible Factory Partner Alliance. Srf 無線プラットフォームの通信規格に準拠する機器認証を開始, 2021. https://www.ffp-a.org/news/jp-index.html.

[6] 富士通株式会社. 富士通、自社工場において現場作業の自動化や遠隔支援を行うローカル 5g システムを運用開始, 2021. https://pr.fujitsu.com/jp/news/ 2021/03/30.html.

[7] Federal Communications Commission. Opens spectrum horizons for new services and technologies, 2019. https://www.fcc.gov/document/ fcc-opens-spectrum-horizons-new-services-technologies.

[8] 総務省. 特定実験試験局として使用可能な周波数の範囲等, 2021. https://www. soumu.go.jp/main_content/000751972.pdf.

[9] L. Verma, M. Fakharzadeh, and S. Choi. Wifi on steroids: 802.11AC and 802.11AD. IEEE Wireless Commun., Vol. 20, pp. 30––35, (2013).

[10] 小西良弘. 実用 マイクロ波技術講座 理論と実際 第 4 巻. ケイラボ出版, 2001.

[11] J. Adam, L. Davis, G. Dionne, E. Schloemann, and S. Stitzer. Ferrite Devices and Materials. IEEE Trans. Microwave Theory Technol., Vol. 50, p. 721, (2002).

[12] 小西良弘. 実用 マイクロ波技術講座 集積回路と応答 第 6 巻. ケイラボ出版, 2002.

[13] 河村尚志, 待鳥誠範. ミリ波帯テラヘルツ波帯スペクトラムアナライザ実現のための可変フィルタ技術の紹介. アンリツテクニカル, Vol. 94, pp. 37–43, (2019).

[14] Inc. Micro Lambda Wireless. 2020 yig-tuned filters, 2020. https://www. microlambdawireless.com/resources/2020-Yig-Filter-Product-Guide. pdf.

[15] S. Ohkoshi, S. Kuroki, S. Sakurai, K. Matsumoto, K.a Sato, and S. Sasaki. A Millimeter-Wave Absorber Based on Gallium-Substitutede-Iron Oxide Nano- magnets. Angew. Chem., Int. Ed., Vol. 46, p. 8392, (2007).

[16] A. Namai, M. Yoshikiyo, K. Yamada, S. Sakurai, T. Goto, T. Yoshida, T. Miyazaki, M. Nakajima, T. Suemoto, H. Tokoro, and S. Ohkoshi. Hard mag- netic ferrite with a gigantic coercivity and high frequency millimetre wave ro- tation. Nat. Comm., Vol. 3, p. 1035, (2012).

[17] E. Yablonovitch. Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics. Phys. Rev. Lett., Vol. 58, p. 2059, (1987).

[18] I. E. Psarobas, N. Stefanou, and A. Modinos. Scattering of elastic waves by periodic arrays of spherical bodies. Phys. Rev. B, Vol. 62, p. 278, (2000).

[19] S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles. Full Photonic Band Gap for Surface Modes in the Visible. Phys. Rev. Lett., Vol. 77, p. 2670, (1996).

[20] S. A. Nikitova, Ph. Tailhadesa, and C. S. Tsai. Spin waves in periodic magnetic structures - magnonic crystals. J. Magn. Magn. Mater., Vol. 236, p. 320, (2001).

[21] M. Imada, S. Noda, A. Chutinan, and T. Tokuda. Coherent two-dimensional lasing action in surface-emitting laser with triangular-lattice photonic crystal structure. Appl. Phys. Lett., Vol. 75, p. 316, (1999).

[22] J. -K. Yu, S. Mitrovic, D. Tham, J. Varghese, and J. R. Heath. Reduction of thermal conductivity in phononic nanomesh structures. Nat. Nanotechnol., Vol. 5, p. 718, (2010).

[23] E. Hendry, T. Carpy, J. Johnston, M. Popland, R. V. Mikhaylovskiy, A. J. Lapthorn, S. M. Kelly, L. D. Barron, N. Gadegaard, and M. Kadodwala. Ul- trasensitive detection and characterization of biomolecules using superchiral fields. Nat. Nanotechnol., Vol. 5, p. 783, (2010).

[24] A. V. Chumak, A. A. Serga, and B. Hillebrands. Magnon transistor for all- magnon data processing. Nat. Comm., Vol. 5, p. 4700, (2014).

[25] I. Dzyaloshinsky. Theory of helicoidal structures in antiferromagnets. I. non- metals. Sov. Phys. JETP, Vol. 19, p. 960, (1964).

[26] Y. Togawa, T. Koyama, K. Takayanagi, S. Mori, Y. Kousaka, J. Akimitsu, S. Nishihara, K. Inoue, A. S. Ovchinnikov, and J. Kishine. Chiral Magnetic Soliton Lattice on a Chiral Helimagnet. Phys. Rev. Lett., Vol. 108, p. 107202, (2012).

[27] K. Yoshino, Y. Shimoda, Y. Kawagishi, K. Nakayama, and M. Ozaki. Tempera- ture tuning of the stop band in transmission spectra of liquid-crystal infiltrated synthetic opal as tunable photonic crystal. Appl. Phys. Lett., Vol. 75, p. 932, (1999).

[28] H. J. Coles, and M. N. Pivnenko. Temperature tuning of the stop band in trans- mission spectra of liquid-crystal infiltrated synthetic opal as tunable photonic crystal. Nature (London), Vol. 436, p. 997, (2005).

[29] J. Kishine and A. S. Ovchinnikov. Theory of spin resonance in a chiral heli- magnet. Phys. Rev. B, Vol. 79, p. 220405(R), (2009).

[30] F. B. Mushenok. Ferromagnetic Resonance in the CrNb1/3S2 Helical Magnet. Phys. Solid State, Vol. 55, p. 2482–2486, (2013).

[31] A. N. Bogdanov, and D. A. Yablonskii. Thermodynamically stable ”vortices” in magnetically ordered crystals. The mixed state of magnets. Sov. Phys. JETP, Vol. 68, p. 101, (1989).

[32] S. Mu¨hlbauer, B. Binz, F. Jonietz, C. Pfleiderer, A. Rosch, A. Neubauer, R. Georgii, and P. B¨oni. Skyrmion Lattice in a Chiral Magnet. Science, Vol. 323, p. 915, (2009).

[33] X. Z. Yu, Y. Onose, N. Kanazawa, J. H. Park, J. H. Han, Y. Matsui, N. Nagaosa, and Y. Tokura. Real-space observation of a two-dimensional skyrmion crystal. Nature (London), Vol. 465, p. 901, (2010).

[34] A. Neubauer, C. Pfleiderer, B. Binz, A. Rosch, R. Ritz, P. G. Niklowitz, and P. B¨oni. Topological Hall Effect in the A Phase of MnSi. Phys. Rev. Lett., Vol. 102, p. 186602, (2009).

[35] F. Jonietz, S. Mu¨hlbauer, C. Pfleiderer, A. Neubauer, W. Mu¨nzer, A. Bauer, T. Adams, R. Georgii, P. B¨oni, R. A. Duine, K. Everschor, M. Garst, and A. Rosch. Spin transfer torques in MnSi an ultralow current density. Science, Vol. 330, pp. 1648–1651, (2010).

[36] T. Yokouchi, F. Kagawa, M. Hirschberger, Y. Otani, N. Nagaosa, and Y. Tokura . Emergent electromagnetic induction in a helical-spin magnet. Nature, Vol. 586, p. 232–236, (2020).

[37] A. Kitaori, N. Kanazawa, T. Yokouchi, F. Kagawa, N. Nagaosa, and Y. Tokura. Emergent electromagnetic induction beyond room temperature. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 118, p. 2105422118, (2021).

[38] Y. Togawa, Y. Kousaka, S. Nishihara, K. Inoue, J. Akimitsu, A. S. Ovchinnikov, and J. Kishine. Interlayer Magnetoresistance due to Chiral Soliton Lattice Formation in Hexagonal Chiral Magnet CrNb3S6. Phys. Rev. Lett., Vol. 111, p. 197204, (2013).

[39] Y. Togawa, T. Koyama, Y. Nishimori, Y. Matsumoto, S. McVitie, D. Mc- Grouther, R. L. Stamps, Y. Kousaka, J. Akimitsu, S. Nishihara, K. Inoue, I. G. Bostrem, Vl. E. Sinitsyn, A. S. Ovchinnikov, and J. Kishine. Magnetic Soliton Confinement and Discretization Effects Arising from Macroscopic Co- herence in a Chiral Spin Soliton Lattice. Phys. Rev. B, Vol. 92, p. 220412(R), (2015).

[40] K. Tsuruta, M. Mito, Y. Kousaka, J. Akimitsu, J. Kishine, Y. Togawa, and K. Inoue. Size dependence of discrete change in magnetization in single crystal of chiral magnet Cr1/3NbS2. J. Appl. Phys., Vol. 120, p. 143901, (2016).

[41] Y. Yogawa, J. Kishine, P. A. Nosov, T. Koyama, G. W. Paterson, S. McVitie, Y. Kousaka, J. Akimitsu, M. Ogata, and A. S. Ovchinnikov. Anomalous Tem- perature Behavior of the Chiral Spin Helix in CrNb3S6 Thin Lamellae. Phys. Rev. Lett., Vol. 122, p. 017204, (2019).

[42] R. Aoki, Y. Kousaka, and Y. Togawa. Anomalous Nonreciprocal Electrical Transport on Chiral Magnetic Order. Phys. Rev. Lett., Vol. 122, p. 057206, (2019).

[43] J. Kishine, K. Inoue, and Y. Yoshida. Synthesis, Structure and Magnetic Prop- erties of Chiral Molecule-Based Magnets. Prog. Theor. Phys. Suppl., Vol. 159, p. 82, (2005).

[44] A. B. Borisov, J. Kishine, I. G. Bostrem, and A. S. Ovchinnikov. Magnetic soliton transport over topological spin texture in chiral helimagnet with strong easy-plane anisotropy. Phys. Rev. B, Vol. 79, p. 134436, (2009).

[45] I. G. Bostrem, J. Kishine, R. V. Lavrov, and A. S. Ovchinnikov. Hidden Galilean symmetry, conservation laws and emergence of spin current in the soliton sector of chiral helimagnet. Phys. Lett. A, Vol. 373, p. 558, (2009).

[46] J. Kishine, A. S. Ovchinnikov, and I. V. Proskurin. Sliding conductivity of a magnetic kink crystal in a chiral helimagnet. Phys. Rev. B, Vol. 82, p. 064407, (2010).

[47] J. Kishine, I. Proskurin, I. G. Bostrem, A. S. Ovchinnikov, and Vl. E. Sinitsyn. Resonant collective dynamics of the weakly pinned soliton lattice in a monoaxial chiral helimagnet. Phys. Rev. B, Vol. 93, p. 054403, (2016).

[48] J. Kishine, Vl. E. Sinitsyn, I. G. Bostrem, I. Proskurin, F. J. T. Goncalves, Y. Togawa, and A. S. Ovchinnikov. Theory of standing spin waves in a finite-size chiral spin soliton lattice. Phys. Rev. B, Vol. 100, p. 024411, (2019).

[49] K. Hoshi, J. Kishine, and J. Ohe. Coupled-oscillator collective mode of a mag- netic chiral soliton lattice. Phys. Rev. B, Vol. 102, p. 134414, (2020).

[50] V. Laliena, and J. Campo. Magnonic Goos–H¨anchen Effect Induced by 1D Solitons. Adv. Electron. Mater., p. 2100782, (2021).

[51] I. Dzyaloshinsky. A thermodynamic theory of “weak” ferromagnetism of antiferromagnetics. J. Phys. Chem. Solids, Vol. 4, pp. 241–255, (1958).

[52] T. Moriya. Anisotropic Superexchnage Interaction and Weak Ferromagnetism. Phys. Rev., Vol. 120, p. 91, (1960).

[53] A. Fert and P. M. Levy. Role of Anisotropic Exchange Interactions in Deter- mining the Properties of Spin-Glasses. Phys. Rev. Lett., Vol. 44, pp. 1538–1541, (1980).

[54] A. Yoshimori. A New Type of Antiferromagnetic Structure in the Rutile Type Crystal. J. Phys. Soc. Jpn., Vol. 14, pp. 807–821, (1959).

[55] T. A. Kaplan. Classical Spin-Configuration Stability in the Presence of Com- peting Exchange Forces. Phys. Rev., Vol. 116, p. 888, (1959).

[56] J. Villain. La structure des substances magnetiques. J. Phys. Chem. Solids, Vol. 11, pp. 303–309, (1959).

[57] J. Kishine and A. S. Ovchinnikov. Theory of Monoaxial Chiral Helimagnet. Solid State Phys., Vol. 66, p. 1, (2015).

[58] 岸根順一郎. カイラルソリトン格子の数理：導出の詳細. 2013.

[59] J. Yonemura, Y. Shimamoto, T. Kida, D. Yoshizawa, Y. Kousaka, S. Nishi- hara, F. J. T. Goncalves, J. Akimitsu, K. Inoue, M. Hagiwara, and Y. Togawa. Magnetic solitons and magnetic phase diagram of the hexagonal chiral crystal CrNb3S6 in oblique magnetic fields. Phys. Rev. B, Vol. 96, p. 184423, (2017).

[60] M. Shinozaki, S. Hoshino, Y. Masaki, J. Kishine, and Y. Kato. J. Phys. Soc. Jpn., Vol. 85, p. 074710, (2016).

[61] T. Miyadai, K. Kikuchi, H. Kondo, S. Sakka, M. Arai, and Y. Ishikawa. Mag- netic Properties of Cr1/3NbS2. J. Phys. Soc. Jpn., Vol. 52, p. 1394, (1983).

[62] T. Moriya, and T. Miyadai. Evidence for the helical spin structure due to anti- symmetric exchange interaction in Cr1/3NbS2. Solid State. Commun., Vol. 42, pp. 209–212, (1982).

[63] 水谷圭吾. 大阪府立大学工学研究科修士論文. (2021).

[64] Y. Kousaka, T. Ogura, J. Zhang, P. Miao, S. Lee, S. Torii, T. Kamiyama, J. Campo, K. Inoue, and J. Akimitsu. Long periodic helimagnetic ordering in CrM3S6(M =Nb and Ta). J. Phys.: Conf. Ser., Vol. 746, p. 012061, (2016).

[65] C. Zhang, J. Zhang, C. Liu, S. Zhang, Y. Yuan, P. Li, Y. Wen, Z. Jiang, B. Zhou, Y. Lei, D. Zheng, C. Song, Z. Hou, W. Mi, U. Schwingenschl¨ogl, A. Manchon, Z. Q. Qiu, H. N. Alshareef, Y. Peng, and X.-X. Zhang. Chiral Helimagnetism and One-Dimensional Magnetic Solitons in a Cr-Intercalated Transition Metal Dichalcogenide. Adv. Mater., Vol. 33, p. 2101131, (2021).

[66] S. Ohara, S. Fukuta, K. Ohta, H. Kono, T. Yamashita, Y. Matsumoto, and J.Yamamura. Study of Chiral Structure and Magnetism in Heavy-fermion Yb(Ni1−xCux)3Al9. JPS Conf. Proc., Vol. 3, p. 017016, (2014).

[67] T. Matsumura, Y. Kita, K. Kubo, Y. Yoshikawa, S. Michimura, T. Inami, Y. Kousaka, K. Inoue, and S. Ohara. Chiral Soliton Lattice Formation in Monoax- ial Helimagnet Yb(Ni1−xCux)3Al9. J. Phys. Soc. Jpn, Vol. 86, p. 034705, (2012).

[68] S. Ohara, T. Yamashita, Y. Mori, and I. Sakamoto. Transport and magnetic properties of new heavy-fermion antiferromagnet YbNi3Al9. J. Phys.: Conf. Ser., Vol. 273, p. 012048, (2011).

[69] R. Aoki, Y. Togawa, and S. Ohara. Electrical transport properties of micrometer-sized samples of the rare-earth chiral magnet YbNi3Al9. Phys. Rev. B, Vol. 97, p. 214414, (2018).

[70] Y. Okamura, Y. Yamasaki, D. Morikawa, T. Honda, V. Ukleev, H. Nakao, Y. Murakami, K. Shibata, F. Kagawa, S. Seki, T. Arima, and Y. Tokura. Emergence and magnetic-field variation of chiral-soliton lattice and skyrmion lattice in the strained helimagnet Cu2OSeO3. Phys. Rev. B, Vol. 96, p. 174417, (2017).

[71] V. Ukleev, Y. Yamasaki, O. Utesov, K. Shibata, N. Kanazawa, N. Jaouen, H. Nakao, Y. Tokura, and T. Arima. Metastable solitonic states in the strained itinerant helimagnet FeGe. Phys. Rev. B, Vol. 102, p. 014416, (2020).

[72] 岸根順一郎. 物質と chirality : 磁性と光の視点から (その 1). 固体物理, Vol. 53, pp. 1–19, (2018).

[73] Y. Kousaka, Y. Nakao, J. Kishine, M. Akita, K. Inoue, and J. Akimitsu. Chiral helimagnetism in T1/3NbS2 (T=Cr and Mn). Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A, Vol. 600, p. 250, (2009).

[74] 小椋隆弘. 青山学院大学理工学研究科修士論文. (2014).

[75] 飯田武夫. ガラス細工法 : 基礎と実際 (103 page). 広川書店, 1973.

[76] M. Binnewies, R. Glaum, M. Schmidt, and P. Schmidt. Chemical Vapor Trans- port Reactions. De Gruyter, 2012.

[77] LSI テスティング. LSI テスティング学会. オーム社, 2008.

[78] 大森俊一, 横島一郎, 中根央. 高周波・マイクロ波測定. コロナ社, 1992.

[79] 鈴木茂夫. わかりやすい高周波技術入門. 日刊工業新聞社, 2003.

[80] 市川古都美, 市川裕一. 高周波回路設計のための S パラメータ詳解. CQ 出版社, 2008.

[81] 小西良弘. 実用 マイクロ波技術講座 理論と実際 第 1 巻. ケイラボ出版, 2001.

[82] 小西良弘. 実用 マイクロ波技術講座 理論と実際 第 2 巻. ケイラボ出版, 2001.

[83] Y. Nambu and G. Jona-Lasinio. Dynamical Model of Elementary Particles Based on an Analogy with Superconductivity. I. Phys. Rev., Vol. 122, p. 345, (1961).

[84] 渡辺悠樹, 村山斉. 南部・ゴールドストーンボソンの統一的理解. 日本物理学会誌, Vol. 68, No. 4.

[85] 渡辺悠樹, 押川正毅. 時間結晶 (time crystal) は存在するか. 物性研だより, Vol. 56, No. 3.

[86] R. Elliott, and R. Lange. Theorem on Spin Waves in Helical Spin Structures Adapted from the Goldstone Theorem. Phys. Rev., Vol. 152, pp. 235–239, (1966).

[87] M. Kataoka. Spin Waves in Systems with Long Period Helical Spin Density Waves Due to the Antisymmetric and Symmetric Exchange Interactions. J. Phys. Soc. Jpn., Vol. 56, pp. 3635–3647, (1987).

[88] S. V. Maleyev. Cubic magnets with Dzyaloshinskii-Moriya interaction at low temperature. Phys. Rev. B, Vol. 73, p. 174402, (2006).

[89] M. Date, K. Okuda, and K. Kadowaki. Electron Spin Resonance in the Itinerant-Electron Helical Magnet MnSi. J. Phys. Soc. Jpn., Vol. 42, pp. 1555– 1561, (1977).

[90] Y. Onose, Y. Okamura, S. Seki, S. Ishiwata, and Y. Tokura. Observa- tion of Magnetic Excitations of Skyrmion Crystal in a Helimagnetic Insulator Cu2OSeO3. Phys. Rev. Lett., Vol. 109, p. 037603, (2012).

[91] T. Schwarze, J. Waizner, M. Garst, A. Bauer, I. Stasinopoulos, H. Berger, C. Pfleiderer, and D. Grundler. Universal helimagnon and skyrmion excitations in metallic, semiconducting and insulating chiral magnets. Nat. Mater., Vol. 14, p. 478, (2015).

[92] M. Garst, J. Waizner, and D. Grundler. Collective spin excitations of he- lices and magnetic skyrmions: review and perspectives of magnonics in non- centrosymmetric magnets. J. Phys. D: Appl. Phys, Vol. 50, p. 293002, (2017).

[93] I. Stasinopoulos, S. Weichselbaumer, A. Bauer, J. Waizner, H. Berger, M. Garst, C. Pfleiderer, and D. Grundler. Linearly polarized GHz magneti- zation dynamics of spin helix modes in the ferrimagnetic insulator Cu2OSeO3. Sci. Rep., Vol. 7, p. 7037, (2017).

[94] M. Weiler, A. Aqeel, M. Mostovoy, A. Leonov, S. Gepr¨ags, R. Gross, H. Huebl, T. T. M. Palstra, and S. T. B. Goennenwein. Helimagnon Resonances in an Intrinsic Chiral Magnonic Crystal. Phys. Rev. Lett., Vol. 119, p. 237204, (2017).

[95] A. Aqeel, J. Sahliger, T. Taniguchi, S. M¨andl, D. Mettus, H. Berger, A. Bauer, M. Garst, C. Pfleiderer, and C. H. Back. Microwave Spectroscopy of the Low- Temperature Skyrmion State in Cu2OSeO3. Phys. Rev. Lett., Vol. 126, p. 017202, (2021).

[96] F. J. T. Goncalves, T. Sogo, Y. Shimamoto, Y. Kousaka, J. Akimitsu, S. Nishi- hara, K. Inoue, D. Yoshizawa, M. Hagiwara, M. Mito, R. L. Stamps, I. G. Bostrem, V. E. Sinitsyn, A. S. Ovchinnikov, J. Kishine, and Y. Togawa. Col- lective resonant dynamics of the chiral spin soliton lattice in a monoaxial chiral magnetic crystal. Phys. Rev. B, Vol. 95, p. 104415, (2017).

[97] F. J. T. Goncalves, T. Sogo, Y. Shimamoto, I. Proskurin, Vl. E. Sinitsyn, Y. Kousaka, I. G. Bostrem, J. Kishine, A. S. Ovchinnikov, and Y. Togawa. Tailored resonance in micrometer-sized monoaxial chiral helimagnets. Phys. Rev. B, Vol. 98, p. 144407, (2018).

[98] D. Yoshizawa , Y. Sawada, Y. Kousaka, J. Kishine, Y. Togawa, M. Mito, K. Inoue, J. Akimitsu, T. Nakano, Y. Nozue, and M. Hagiwara. Anomalous spiked structures in ESR signals from the chiral helimagnet CrNb3S6. Phys. Rev. B, Vol. 100, p. 104413, (2019).

[99] Y. Shimamoto, F. J. T. Goncalves, T. Sogo, Y. Kousaka, and Y. Togawa. Switching behavior of the magnetic resonance in a monoaxial chiral magnetic crystal CrNb3S6. Appl. Phys. Lett., Vol. 115, p. 242401, (2019).

[100] F. J. T. Goncalves, Y. Shimamoto, T. Sogo, G. W. Paterson, Y. Kousaka, and Y. Togawa. Field driven recovery of the collective spin dynamics of the chiral soliton lattice. Appl. Phys. Lett., Vol. 116, p. 012403, (2020).

[101] Y. Shimamoto, F. J. T. Goncalves, T. Sogo, Y. Kousaka, and Y. Togawa. Anisotropic microwave propagations in a reconfigurable chiral spin soliton lat- tice. Phys. Rev. B, Vol. 104, p. 174420, (2021).

[102] B. Sutherland. Some Exact Results for One-Dimensional Models of Solids. Phys. Rev. A, Vol. 8, pp. 2514–2516, (1973).

[103] D. N. Aristov, and A. Luther. Correlations in the sine-Gordon model with finite soliton density. Phys. Rev. B, Vol. 65, p. 165412, (2002).

[104] Y. A. lzyumov, and V. M. Laptev. Inelastic scattering of neutrons by a soliton magnetic lattice. Sov. Phys. JETP, Vol. 62, p. 755, (1986).

[105] V. V. Kiselev, and A. A. Raskovalov. Standing Spin Waves and Solitons in a Quasi-One-Dimensional Spiral Structure. J. Exp. Theor. Phys., Vol. 116, p. 272, (2013).

[106] I. G. Bostrem, J. Kishine, and A. S. Ovchinnikov. Transport spin current driven by the moving kink crystal in a chiral helimagnet. Phys. Rev. B, Vol. 77, p. 132405, (2008).

[107] I. G. Bostrem, J. Kishine, and A. S. Ovchinnikov. Theory of spin current in chiral helimagnets. Phys. Rev. B, Vol. 78, p. 064425, (2008).

[108] 岸根順一郎. キラルソリトン格子のダイナミクス : なぜ動く?どう動く? 2016.

[109] D. Yoshizawa, J. Kishine, Y. Kousaka, Y. Togawa, M. Mito, J. Akimitsu, K. In- oue, and M. Hagiwara. Magnetic Resonance in the Chiral Helimagnet CrNb3S6. Phys. Proc., Vol. 75, p. 926, (2015).

[110] S. S. Kalarickal, P. Krivosik, M. Z. Wu, C. E. Patton, M. L. Schneider, P. Kabos, T. J. Silva, and J. P. Nibarger. Ferromagnetic resonance linewidth in metallic thin films: Comparison of measurement methods. J. Appl. Phys., Vol. 99, p. 093909, (2006).

[111] C. Bilzer, T. Devolder, P. Crozat, C. Chappert, S. Cardoso, and P. P. Fre- itas. Vector network analyzer ferromagnetic resonance of thin films on coplanar waveguides: Comparison of different evaluation methods. J. Appl. Phys., Vol. 101, p. 074505, (2007).

[112] O. Mosendz, B. Kardasz, D. S. Schmool, and B. Heinrich. Spin dynamics at low microwave frequencies in crystalline Fe ultrathin film double layers using co-planar transmission lines. J. Magn. Magn. Mater., Vol. 300, p. 174, (2006).

[113] M. Mito, H. Ohsumi, T. Shishidou, F. Kuroda, M. Weinert, K. Tsuruta, Y. Kotani, T. Nakamura, Y. Togawa, J. Kishine, Y. Kousaka, J. Akimitsu, and K. Inoue. Observation of orbital angular momentum in the chiral magnet CrNb3S6 by soft x-ray magnetic circular dichroism. Phys. Rev. B, Vol. 99, p. 174439, (2019).

[114] H. Shishido, A. Okumura, T. Saimyoji, S. Nakamura, S. Ohara, and Y. Togawa. Thin film growth of heavy fermion chiral magnet YbNi3Al9. Appl. Phys. Lett., Vol. 118, p. 102402, (2021).

[115] D. Obeysekera, K. Gamage, Y. Gao, S.-w. Cheong, and J. Yang. The Magneto- Transport Properties of Cr1/3TaS2 with Chiral Magnetic Solitons. Adv. Elec- tron. Mater., Vol. 7, p. 2100424, (2021).

[116] M. Shinozaki, Y. Masaki, R. Aoki, Y. Togawa, and Y Kato. Intrinsic hysteresis due to the surface barrier for chiral solitons in monoaxial chiral helimagnets. Phys. Rev. B, Vol. 97, p. 214413, (2018).

[117] G. W. Paterson, T. Koyama, M. Shinozaki, Y. Masaki, F. J. T. Goncalves, Y. Shimamoto, T. Sogo, M. Nord, Y. Kousaka, Y. Kato, S. McVitie, and Y. To- gawa. Order and Disorder in the Magnetization of the Chiral Crystal CrNb3S6. Phys. Rev. B, Vol. 99, p. 224429, (2019).

[118] J. Kishine, I. G. Bostrem, A. S. Ovchinnikov, and Vl. E. Sinitsyn. Topological magnetization jumps in a confined chiral soliton lattice. Phys. Rev. B, Vol. 89, p. 014419, (2014).

[119] L. Wang, N. Chepiga, D. -K. Ki, L. Li, F. Li, W. Zhu, Y. Kato, O. S. Ovchin- nikova, F. Mila, I. Martin, D. Mandrus, and A. F. Morpurgo. Controlling the Topological Sector of Magnetic Solitons in Exfoliated Cr1/3NbS2 Crystals. Phys. Rev. Lett., Vol. 118, p. 257203, (2017).

[120] M. Ohkuma, M. Mito, N. Nakamura, K. Tsuruta, J. Ohe, M. Shinozaki, Y. Kato, J. Kishine, Y. Kousaka, J. Akimitsu, and K. Inoue. Surface-size and shape dependencies of change in chiral soliton number in submillimeter-scale crystals of chiral magnet CrNb3S6. AIP Advances, Vol. 9, p. 075212, (2019).

[121] A. G. Gurevich and G. A. Melkov. Magnetization Oscillations and Waves. CRC Press, 1996.

[122] 伊達宗行. 電子スピン共鳴. 培風館, 1997.

[123] G. E. Pake (出口安夫訳). 常磁性共鳴. 化学同人, 1966.

[124] 中山翔太. 大阪府立大学工学研究科修士論文. (2019).

[125] M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Eti- enne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas. Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices. Phys. Rev. Lett., Vol. 61, p. 2472, (1988).

[126] G. Binasch, P. Griinberg, F. Saurenbach, and W. Zinn. Enhanced magne- toresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange. Phys. Rev. B, Vol. 39, p. 4828(R), (1989).

[127] Y. Kajiwara, K. Harii, S. Takahashi, J. Ohe, K. Uchida, M. Mizuguchi, H. Umezawa, H. Kawai, K. Ando, K. Takanashi, S. Maekawa, and E. Saitoh. Transmission of electrical signals by spin-wave interconversion in a magnetic insulator. Nature (London), Vol. 464, pp. 262–266, (2010).

[128] A. V. Chumak, V. I. Vasyuchka, A. A. Serga, and Burkard Hillebrands. Magnon spintronics. Nat. Phys., Vol. 11, pp. 453–461, (2015).

[129] T. Schneidera, A. A. Serga, B. Leven, B. Hillebrands, R. L. Stamps, and M. P. Kostylev. Realization of spin-wave logic gates. Appl. Phys. Lett., Vol. 92, p. 022505, (2008).

[130] M. P. Kostylev, A. A. Serga, T. Schneider, B. Leven, and B. Hillebrands. Spin- wave logical gates. Appl. Phys. Lett., Vol. 87, p. 153501, (2005).

[131] V. E. Demidov, S. Urazhdin, and S. O. Demokritov. Control of spin-wave phase and wavelength by electric current on the microscopic scale. Appl. Phys. Lett., Vol. 95, p. 262509, (2009).

[132] V. Vlaminck and M. Bailleul. Current-Induced Spin-Wave Doppler Shift. Sci- ence, Vol. 322, p. 410, (2008).

[133] A. Hubert and R. Sch¨afer. Magnetic Domains: The Analysis of Magnetic Microstructures. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1998.

[134] J. -S. Kim, M. St¨ark, M. Kl¨aui, J. Yoon, C. -Y. Yoon, L. Lopez-Diaz, and E. Martinez. Interaction between propagating spin waves and domain walls on a ferromagnetic nanowire. Phys. Rev. B, Vol. 85, p. 174428, (2012).

[135] X. Wang, G. Guo, Y. Nie, G. Zhang, and Z. Li. Domain wall motion induced by the magnonic spin current. Phys. Rev. B, Vol. 86, p. 054445, (2012).

[136] S. J. H¨am¨al¨ainen, M. Madami, H. Qin, G. Gubbiotti, and S. van Dijken. Control of spin-wave transmission by a programmable domain wall. Nat. Commun., Vol. 9, p. 4853, (2018).

[137] R. Hertel, W. Wulfhekel, and J. Kirschner. Domain-Wall Induced Phase Shifts in Spin Waves. Phys. Rev. Lett., Vol. 93, p. 257202, (2004).

[138] J. Han, P. Zhang, J. T. Hou, S. A. Siddiqui, and L. Liu. Mutual control of coherent spin waves and magnetic domain walls in a magnonic device. Science, Vol. 366, pp. 1121–1125, (2019).

[139] O. Wojewoda, T. Hula, L. Flajˇsman, M. Vanˇatka, J. Gloss, J. Holobr´adek, M. Stanˇo, S. Stienen, L. K¨orber, K. Schultheiss, M. Schmid, H. Schultheiss, and M. Urb´anek. Propagation of spin waves through a N´eel domain wall. Appl. Phys. Lett., Vol. 117, p. 022405, (2020).

[140] K. Wagner, A. K´akay, K. Schultheiss, A. Henschke, T. Sebastian, and H. Schultheiss. Magnetic domain walls as reconfigurable spin-wave nanochannels. Nat. Nanotechnol., Vol. 11, pp. 432–436, (2016).

[141] S. Seki, M. Garst, J. Waizner, R. Takagi, N. D. Khanh, Y. Okamura, K. Kon- dou, F. Kagawa, Y. Otani, and Y. Tokura. Propagation dynamics of spin excitations along skyrmion strings. Nat. Comm., Vol. 11, p. 256, (2020).

[142] V. Vlaminck and M. Bailleul. Spin-wave transduction at the submicrometer scale: Experiment and modeling. Phys. Rev. B, Vol. 81, p. 014425, (2010).

[143] R. Damon, and J. Eshbach. Magnetostatic modes of a ferromagnet slab. J. Phys. Chem. Solids., Vol. 19, p. 308, (1961).

[144] J. P. Parekh, K. W. Chang, and H. S. Tuan,. Propagation characteristics of magnetostatic waves. Circ. Syst. Signal Process., Vol. 4, p. 9, (1985).

[145] R. Damon, and H. Vaart. Propagation of Magnetostatic Spin Waves at Mi- crowave Frequencies in a Normally-Magnetized Disk. J. Appl. Phys., Vol. 36, p. 3453, (1965).

[146] G. L. J. A. Rikken, J. F¨olling, and P. Wyder. Electrical Magnetochiral Anisotropy. Phys. Rev. Lett., Vol. 87, p. 236602, (2001).

[147] Y. Iguchi, S. Uemura, K. Ueno, and Y. Onose. Nonreciprocal magnon propa- gation in a noncentrosymmetric ferromagnet LiFe5O8. Phys. Rev. B, Vol. 92, p. 184419, (2015).

[148] S. Seki, Y. Okamura, K. Kondou, K. Shibata, M. Kubota, R. Takagi, F. Ka- gawa, M. Kawasaki, G. Tatara, Y. Otani, and Y. Tokura. Magnetochiral nonre- ciprocity of volume spin wave propagation in chiral-lattice ferromagnets. Phys. Rev. B, Vol. 93, p. 235131, (2016).

[149] R. Takagi, D. Morikawa, K. Karube, N. Kanazawa, K. Shibata, G. Tatara, Y. Tokunaga, T. Arima, Y. Taguchi, Y. Tokura, and S. Seki. Spin-wave spec- troscopy of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in room-temperature chiral magnets hosting skyrmions. Phys. Rev. B, Vol. 95, p. 220406(R), (2018).

[150] T. Weber, J. Waizner, G. S. Tucker, R. Georgii, M. Kugler, A. Bauer, C. Pfleiderer, M. Garst, and P. B¨oni. Field dependence of nonreciprocal magnons in chiral MnSi. Phys. Rev. B, Vol. 97, p. 224403, (2018).

[151] D. Stancil and A. Probhakar. Spin Waves: Theory and Applications. Springer, New York, 2009.

[152] P. Pirro, T. Koyama, T. Br¨acher, T. Sebastian, B. Leven, and B. Hillebrands. Experimental observation of the interaction of propagating spin waves with N´eel domain walls in a Landau domain structure. Appl. Phys. Lett., Vol. 106, p. 232405, (2015).

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文
を
一発検索！

この論文の関連論文を見る