トポロジカル絶縁体を用いる超低消費電力磁気抵抗メモリの創製
| Project/Area Number |
20F20050
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
PHAM NAM・HAI 東京工業大学, 工学院, 准教授 (50571717)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
NGUYEN KHANG 東京工業大学, 工学院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
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| Keywords | スピン軌道トルク / スピンホール効果 / トポロジカル絶縁体 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、スピンホール効果が極めて強いかつ高い電気伝導率を両立できるトポロジカル絶縁体をスピン注入源として使用し、超低電流密度かつ超高速な書き込みができるスピン軌道トルク(SOT)-磁気抵抗メモリ(MRAM)を実証する。トポロジカル絶縁体の巨大なスピンホール効果による磁化反転を実現できれば、MRAMの書き込み電力2桁、書き込み速度1桁、ビット密度1桁が向上でき、従来の揮発性メモリであるSRAMやDRAMを置き換えると期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、スピンホール効果が極めて強いかつ高い電気伝導率を両立できるトポロジカル絶縁体をスピン注入源として使用し、超低電流密度かつ超高速な書き込みができるSOT-MRAMを実証する。トポロジカル絶縁体の巨大なスピンホール効果による磁化反転を実現できれば、MRAMの書き込み電力2桁、書き込み速度1桁、ビット密度1桁が向上でき、従来の揮発性メモリであるSRAMやDRAMを置き換えると期待できる。我々は2021年度の研究では、次の成果を達成した。
1.Si/SiOx基板上にスパッタリング製膜したトポロジカル絶縁体BiSb/Pt/Co/Pt垂直磁化膜を作製し、BiSbの大きなスピンホール角(2.4)および比較的に高い電気伝導率(1.0ｘ10E5 Ohm-1m-1)を実証した。発表論文：Appl. Phys. Lett. 119, 082403, (2021)
2.サファイア基板上にスパッタリング製膜したトポロジカル絶縁体BiSb/(Co/Pt)垂直磁化膜を作製し、BiSbの巨大なスピンホール角(10.7)および高い電気伝導率(1.8ｘ10E5 Ohm-1m-1)を達成した。発表論文：Sci. Rep. 12, 2998 (2022)
3.Si/SiOx基板上にスパッタリング製膜したトポロジカル絶縁体BiSb/(Co/Pt)垂直磁化膜の800 nmサイズの素子を作製し、BiSbによる超高速(1 ns)および超低消費電力(従来より一桁小さい電流密度)の磁反転に成功した。発表論文：Appl. Phys. Lett. 120, 152401 (2022)
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(44 results)
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[Journal Article] Improvement of the effective spin Hall angle by inserting an interfacial layer in sputtered BiSb topological insulator (bottom)/ferromagnet with in-plane magnetization2021
Author(s)
J. Sasaki, H. H. Huy, N.H.D. Khang, P. N. Hai, Q. Le, B. York, X. Liu, S. Le, C. Hwang, M. Ho, H. Takano
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Journal Title
IEEE Transactions on Magnetics
Volume: 58
Issue: 4
Pages: 3200404-3200404
DOI
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