2022 Fiscal Year Final Research Report

Challenge to propose and demonstrate racetrack memory for direct optical magnetic recording with high-speed optical communication light

Research Project

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Project/Area Number	21K18735
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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)	2021-07-09 – 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 / 高感度光磁気記録 / 短パルス電流高速磁壁駆動 / DMI高感度光磁気記録 / 超低消費電力
Outline of Final Research Achievements	In a magnetic nanowire memory in which the domain wall on a GdFeCo magnetic nanowire is driven by a pulsed current, we found that the domain wall movement speed can be increased to 2000 m/sec without the help of an external magnetic field by shortening the pulse width. We proposed ultra-high-speed magneto-optical recording using optical pulses for data input. Since the magnetic domain movement speed in conventional magneto-optical recording is about 50 m/sec, this new proposal can increase the data transfer rate by a factor of 40. However, since the short-pulse light power for optical communication is 1/40 of that for conventional magneto-optical recording, the heat storage structure is important, and we investigated it. The heavy metal layer Pt heterostructure is important for high-speed domain wall drive, and we found that it is also useful for high-sensitivity magneto-optical recording.
Free Research Field	スピントロニクス
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	Society5.0では、データセンターへのビッグデータ蓄積に必要な消費電力の急増が大問題になっている。この原因は高速な光通信信号を光電変換して半導体メモリに記録するシステムにある。そこで、本提案のように光通信光を直接電流駆動型磁性細線メモリに照射して光磁気記録できればデータセンターの消費電力を100分の１に低減することが可能となる。磁壁の移動速度が2000m/secで、最短記録ビット長を100nmとした場合、データ転送レートは20Gbpsとなり、提案の実現性にマッチする。この手法により光電変換と半導体メモリへの記録電力が不要となり、革新的にデータセンターの消費電力を低減することが期待できる。