2023 Fiscal Year Annual Research Report
補助書込SOT法による高速低消費磁化反転技術の開発とデバイス応用
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20H02607
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
本多 周太 関西大学, システム理工学部, 准教授 (00402553)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 裕一郎 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50618361)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | スピン注入磁化反転 / マイクロマグネティクス / スピン軌道トルク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強磁性金属と重金属の接合において，重金属に電流を流すとスピンホール効果により重金属から強磁性金属へとスピンが注入される。注入されたスピンが強磁性体の磁化に作用し，磁化が回転する。これをスピン軌道トルクという。重金属リードを２本にすることで，複数のスピン軌道トルクを強磁性体へ与え，高速・低消費電力な磁化反転を可能にすることが本研究の目的である。本研究では，数値シミュレーションと実験により双方から検討した。
本年度は，数値計算においては，マイクロマグネティクスシミュレーションを用いたスピン軌道トルク磁化反転の数値解析と，スピン依存ドリフト拡散法にスピンホール効果によるポテンシャルを独自に導入しスピン注入の解析を行なった。磁化反転対象の強磁性体がデバイスに応用されるとき，上部に非磁性層と磁化固定層が積層されて磁気抵抗素子を形成する。スピン注入の数値解析において，磁化固定層の厚さを短くすることやスピン拡散長が長い材料にすることで，磁化反転対象の強磁性対へより多くのスピントルクがはたらくことが明らかにした。この影響は，非磁性層の伝導率が高いほど効果が高いことも明らかにした。磁化反転シミュレーションにおいて，材料パラメータとしてパーマロイやTbFeCoを用いて，薄膜よりも熱耐性がある膜厚が大きな磁性体の磁化を制御できる方法を発見した。これらの成果を論文発表した。磁化反転実験では，昨年度に実験可能とした二つのリードを用いてパルス電流を印加しての補助書き込みスピン軌道トルク磁化反転の装置を用いて，直方体の磁性体（パーマロイ）の磁化反転を検討した。１つのリードを用いた磁化反転よりも低消費電力での磁化反転が実証された。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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