Creation of new magnetic wire memory with rare-earth and transition-metal ferri-magnetic magnetic wire that achieves both ultra-low power consumption and ultra-high speed

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02185
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Toyota Technological Institute
• Principal Investigator: AWANO HIROYUKI 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40571675)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 磁性細線メモリ / 超高速光磁気記録 / 高速データレート / 高速磁壁移動速度 / 希土類・遷移金属合金 / 短パルス電流高速磁壁駆動 / GdFeCo / 超低消費電力

Outline of Final Research Achievements

In a ferrimagnetic nanowire memory made of a heavy rare earth/transition metal alloy, a data string recorded on the nanowire can be drived to an arbitrary location by applying a current to the nanowire. In order to use the real application as a low power consumption memory, it is necessary to drive the data string at high speed with little power. Therefore, we prepared a GdFeCo/Pt heterointerface magnetic nanowire and investigated a clever method to drive the recording magnetic domain on this nanowire at low current and high speed. As a result, we found that by narrowing the pulse width of the applied current to 3 nsec, the recorded magnetic domain pattern can be driven at a high speed of 2000m/sec with a small current. It was also shown that the domain wall motion velocity can be driven at a high speed of 1200m/sec or more from 0°C to 70°C.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁性細線に電流を印加することで細線上に記録したデータ列を任意の場所に動かすことができる。このように磁性細線メモリでは、従来の磁気ディスクとは違って機械部分を持たない全固体磁気メモリとなる。したがって、モータの電力が不要となるため消費電力を1000分の１に低減することが期待できる。しかし、データ列の駆動電力低減とそのスピード高速化の両立が課題であった。そこで、重希土類・遷移金属合金からなるフェリ磁性細線メモリとすることで、高速磁壁駆動が可能な条件で磁壁駆動電力も低減できる両立条件を様々な条件で探索した。その結果、両立条件は磁壁駆動に必要なパルス電流のパルス幅を短くすることであることを見出した。