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論文

Experimental realization of a passive Gigahertz frequency-division demultiplexer for magnonic logic networks

Heussner, F.*; Talmelli, G.*; Geilen, M.*; Heinz, B.*; Br$"a$cher, T.*; Meyer, T.*; Ciubotaru, F.*; Adelmann, C.*; 山本 慧; Serga, A. A.*; et al.

Physica Status Solidi; Rapid Research Letters, 14(4), p.1900695_1 - 1900695_6, 2020/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:87.08(Materials Science, Multidisciplinary)

The emerging field of magnonics employs spin waves and their quanta, magnons, to implement wave-based computing on the micro- and nanoscales. Multi-frequency magnon networks would allow for parallel data processing within single logic elements whereas this is not the case with conventional transistor-based electric logic. However, a lack of experimental proven solutions to efficiently combine and separate magnons of different frequencies has impeded the intensive use of this concept. In this Letter, the experimental realization of a spin-wave demultiplexer enabling frequency-dependent separation of magnetic signals in the GHz range is demonstrated. The device is based on two-dimensional magnon transport in the form of spin-wave beams in unpatterned magnetic films. The intrinsic frequency-dependence of the beam direction is exploited to realize a passive functioning obviating an external control and additional power consumption. This approach paves the way to magnonic multiplexing circuits enabling simultaneous information transport and processing.

論文

Sign of inverse spin Hall voltages generated by ferromagnetic resonance and temperature gradients in yttrium iron garnet platinum bilayers

Schreier, M.*; Bauer, G. E. W.*; Vasyuchka, V.*; Flipse, J.*; 内田 健一*; Lotze, J.*; Lauer, V.*; Chumak, A.*; Serga, A.*; 大門 俊介*; et al.

Journal of Physics D; Applied Physics, 48(2), p.025001_1 - 025001_5, 2015/01

 被引用回数:47 パーセンタイル:89.51(Physics, Applied)

We carried out a concerted effort to determine the absolute sign of the inverse spin Hall effect voltage generated by spin currents injected into a normal metal. We focus on yttrium iron garnet (YIG)|platinum bilayers at room temperature, generating spin currents by microwaves and temperature gradients. We find consistent results for different samples and measurement setups that agree with theory. We suggest a right-hand-rule to define a positive spin Hall angle corresponding to the voltage expected for the simple case of scattering of free electrons from repulsive Coulomb charges.

論文

Unidirectional spin-wave heat conveyer

安 東秀*; Vasyuchka, V. I.*; 内田 健一*; Chumak, A. V.*; 山口 和也*; 針井 一哉; 大江 純一郎*; Jungfleisch, M. B.*; 梶原 瑛祐*; 安立 裕人; et al.

Nature Materials, 12(6), p.549 - 553, 2013/06

 被引用回数:102 パーセンタイル:96.17(Chemistry, Physical)

In this paper, we show a magnetically controllable heat flow caused by a spin-wave current. The direction of the flow can be switched by applying a magnetic field. When microwave energy is applied to a region of ferrimagnetic Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$, an end of the magnet far from this region is found to be heated in a controlled manner and a negative temperature gradient towards it is formed. This is due to unidirectional energy transfer by the excitation of spin-wave modes without time-reversal symmetry and to the conversion of spin waves into heat. The magnetically controlled remote heating we observe is directly applicable to the fabrication of a heat-flow controller.

論文

Heat-induced damping modification in yttrium iron garnet/platinum hetero-structures

Jungfleisch, M. B.*; 安 東秀*; 安藤 和也*; 梶原 瑛祐*; 内田 健一*; Vasyuchka, V. I.*; Chumak, A. V.*; Serga, A. A.*; 齊藤 英治; Hillebrands, B.*

Applied Physics Letters, 102(6), p.062417_1 - 062417_4, 2013/02

 被引用回数:45 パーセンタイル:88(Physics, Applied)

We experimentally demonstrate the manipulation of magnetization relaxation utilizing a temperature difference across the thickness of an yttrium iron garnet/platinum hetero-structure: the damping is either increased or decreased depending on the sign of the temperature gradient. This effect might be explained by a thermally induced spin torque on the magnetization precession. The heat-induced variation of the damping is detected by microwave techniques as well as by a DC voltage caused by spin pumping into the adjacent Pt layer and the subsequent conversion into a charge current by the inverse spin Hall effect.

論文

Acoustic spin pumping; Direct generation of spin currents from sound waves in Pt/Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ hybrid structures

内田 健一*; 安立 裕人; 安 東秀*; 中山 裕康*; 戸田 雅也*; Hillebrands, B.*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Journal of Applied Physics, 111(5), p.053903_1 - 053903_8, 2012/03

 被引用回数:22 パーセンタイル:70.04(Physics, Applied)

現在のエレクトロニクスは電子に付随する「電荷」の情報を用いる技術に基づいているが、電子に付随するもう一つの情報である「スピン(磁気)」を利用する技術が開発されれば、電気・磁気デバイスの高性能化と省エネルギー化が実現できると考えられている。このような研究分野はスピントロニクスと呼ばれ世界中で盛んに研究が進められているが、ここでの中心的課題は、素子にスピン(磁気)の流れをいかに作り出すかという点である。今回われわれは、一見するとスピン(磁気)を運ばない音波を用いてスピン流を作り出せることを発見した。圧電素子を白金とイットリウム鉄ガーネットという磁性絶縁体の複合体に取り付け、逆スピンホール効果と呼ばれる方法を用いて、白金の中に注入されるスピン流の信号を観測した。われわれの線型応答理論に基づくモデル計算は、検出される信号を定性的にも定量的にも説明可能であり、われわれは身近にありふれた「音波」からスピン流を生成する方法を明らかにしたと言える。

論文

Long-range spin Seebeck effect and acoustic spin pumping

内田 健一*; 安立 裕人; 安 東秀*; 太田 岳*; 戸田 雅也*; Hillebrands, B.*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Nature Materials, 10(10), p.737 - 741, 2011/10

 被引用回数:193 パーセンタイル:98.46(Chemistry, Physical)

絶縁体サファイア基盤上においたニッケル鉄合金と白金の細線を用いることで、この孤立した細線中の電子がわれわれの直感に反してサファイア基盤上の位置を認識できることを示す。サファイア基盤に温度勾配を加えることで、白金細線が電気的にも磁気的にも孤立しているのにもかかわらず、この白金に誘起される電圧信号がサファイア基盤上の位置を反映している。この非局所的な電圧信号は、スピンがこの系の唯一の情報キャリアであるフォノンと相互作用することによって生じる。われわれは、このスピンとフォノンの相互作用の存在を、直接音響フォノンを注入することで得られる音響スピンポンピングを実現することで明らかとする。この発見は、スピンゼーベック効果の長距離性に対する答えを提供するとともに、音波を用いたスピントロニクスである音響スピントロニクスへの扉を開くことにも繋がる。

論文

Spin pumping by parametrically excited exchange magnons

Sandweg, C. W.*; 梶原 瑛祐*; Chumak, A. V.*; Serga, A. A.*; Vasyuchka, V. I.*; Jungfleisch, M. B.*; 齊藤 英治; Hillebrands, B.*

Physical Review Letters, 106(21), p.216601_1 - 216601_4, 2011/05

 被引用回数:208 パーセンタイル:98.46(Physics, Multidisciplinary)

We experimentally show that exchange magnons can be detected by using a combination of spin pumping and the inverse spin-Hall effect proving its wavelength integrating capability down to the submicrometer scale. The magnons were injected in a ferrite yttrium iron garnet film by parametric pumping and the inverse spin-Hall effect voltage was detected in an attached Pt layer. The role of the density, wavelength, and spatial localization of the magnons for the spin pumping efficiency is revealed.

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