共鳴型マイクロ波アシスト磁気記録向け「スピントルク発振素子」の 発振状態を解明する世界初の評価手法を開発~次世代大容量ニアラインハードディスクの開発に貢献~

2026-01-22 株式会社東芝

本研究は、次世代大容量ハードディスク向け技術である共鳴型マイクロ波アシスト磁気記録(MAS-MAMR)に用いられる「スピントルク発振素子(STO)」の発振状態を、世界で初めて直接かつ詳細に評価できる新手法を開発した成果である。従来、磁気ヘッド内部に組み込まれたナノスケールのSTOは構造が複雑で、発振状態の直接解析が困難であった。今回、物質・材料研究機構(NIMS)との共同研究により、評価用アンテナからマイクロ波を照射し、STOとの同期現象を利用する革新的手法を確立した。これにより、MAS-MAMRに最適な双発振状態と非双発振状態を明確に識別でき、真の発振周波数を特定可能となった。本手法はSTO設計の高度化を促進し、MAS-MAMRおよび次世代ニアラインHDDの大容量化に大きく貢献する。

共鳴型マイクロ波アシスト磁気記録向け「スピントルク発振素子」の 発振状態を解明する世界初の評価手法を開発~次世代大容量ニアラインハードディスクの開発に貢献~
図1: MAS-MAMR記録動作と本評価手法のイメージ図

<関連情報>

注入同期を用いたスピントルク発振器内の結合状態の決定 Determination of coupling state within a spin-torque oscillator using injection locking

Yuji Nakagawa,Hirofumi Suto,Yuya Sakuraba & Tomoyuki Maeda
Communications Physics  Published:21 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42005-025-02469-4

Abstract

Dynamic interactions between magnetizations enable complex operations in spintronic devices, such as coupled oscillation in spin-torque oscillators (STOs). Here, we report the experimental determination of coupling states in an STO using an analysis method based on injection locking. The STO is developed for assisted magnetic recording in hard disk drives and exhibits coupled oscillation of two magnetic layers and oscillation of a single magnetic layer depending on bias current polarities, with the former operation improving recording performance. While conventional spectrum measurements yield similar peaks for both oscillations, our method clearly distinguishes between the coupled and single oscillation modes through resistance measurements because of the insensitivity of the coupled oscillation to injection locking, as supported by simulations. Our results demonstrate that the injection locking method provides a sensitive probe for examining coupled oscillation states and is widely applicable to the development of spintronic devices functionalized through dynamic coupling.

0403電子応用
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