従来、半導体回路では情報伝達のために電流が用いられてきました。一方、スピン波は磁石によって作り出される波で、スピンの波を介して情報を伝達することで低消費電力かつ高集積化を実現できると期待されています。

TI-FRISフェロー・後藤太一准教授（東北大学電気通信研究所）らと信越化学工業株式会社による研究グループは、スピン波を用いた新しいデバイスを開発してきました。今回、二次元マグノニック結晶という周期的な構造体を開発し、スピン波を照射したところ、入射角度を10度から30度までの範囲で変えても反射するスピン波の周波数帯域がほとんど変わらないことを明らかにしました。

本技術はスピン波の制御につながるものであり、実用化により、次世代の高性能デバイス、特に人工知能や無人化技術を支える通信デバイスの効率化と小型化が期待されます。今後は、二次元マグノニック結晶を利用したスピン波の方向制御の実証と、それを活用した機能的素子の開発を目指しています。

図：本研究で開発した二次元マグノニック結晶を斜め上から見たイラスト。磁性ガーネット上に周期的に銅製ディスクが並べられています。

本成果は、2024年1月30日（現地時間）、応用物理分野の専門誌Physical Review Appliedに掲載されました。

論文情報：

タイトル：Orientation-dependent two-dimensional magnonic crystal modes in an ultralow-damping ferrimagnetic waveguide containing repositioned hexagonal lattices of Cu disks

著者：Kanta Mori, Takumi Koguchi, Toshiaki Watanabe, Yuki Yoshihara, Hibiki Miyashita, Dirk Grundler, Mitsuteru Inoue, Kazushi Ishiyama, Taichi Goto*

*責任著者：東北大学　電気通信研究所　准教授　後藤太一

掲載誌：Physical Review Applied

DOI: 10.1103/PhysRevApplied.21.014061

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.21.014061