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スピントロニクス発振素子を用いたニューロコンピューティング実現のための基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K18892
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 電気電子工学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

葛西 伸哉  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (20378855)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワードスピントロニクス / ニューロモルフィックコンピューティング / スピンダイナミクス / 自励発振素子 / ニューロコンピューティング / 磁化ダイナミクス / スピンエレクトロニクス
研究成果の概要

スピンホール効果による磁化反転および自励発振について詳細な評価を行った。直流電流下においてスピンホールトルクによる磁化の準安定状態の生成・観測に成功し、またその安定性をDwell Timeで評価可能であることを示した。また、直流電流を増加させることによって、自励発振状態を実現できる。発振モードは低電流下では単一モードであるのに対して、高電流下ではマルチモードへと遷移する様子が観測された。特にマルチモードは基本モードに対して、モードが等間隔に並ぶ、という特徴的なものである。実験的には外因的なものがマルチモードの主因であるが、数値計算では内因的な起源も存在しうることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

強磁性体・特に磁気抵抗素子の熱安定性は、パルス電流に対するスイッチング確率によって評価されるのが一般的であるが、Dwell Timeによる評価は現行手法に対して相補的となりうる。また、ニューロモルフィックコンピューティングのために必要な発振素子の変調は、現状、外因的な効果を必要とするため小型化が困難であえるが、本研究課題にて数値的に見いだされた非線形効果を用いれば、基板内実装が可能になると期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Impact of oxygen interdiffusion on spin-to-charge conversion at nonmagnetic metal/Bi oxide interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto S.、Uzuhashi J.、Isogami S.、Ohkubo T.、Takahashi Y. K.、Kasai S.、Hono K.
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 3 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.3.104410

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of the magnetization metastable state in a perpendicularly magnetized nanopillar with asymmetric potential landscape2019

    • 著者名/発表者名
      S. Iwakiri, S. Sugimoto, Y. Niimi, K. Kobayashi, Y. K. Takahashi, and S. Kasai
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 115 号: 9 ページ: 092407-092407

    • DOI

      10.1063/1.5098866

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct current modulation of spin Hall induced spin torque ferromagnetic resonance in platinum/permalloy bilayer thin films2018

    • 著者名/発表者名
      S. Hirayama, S. Mitani, Y.C. Otani and S. Kasai
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. (Rapid Commun.)

      巻: 57 号: 6 ページ: 060301-060301

    • DOI

      10.7567/jjap.57.060301

    • NAID

      210000149094

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous modulation of spin torque-induced ferromagnetic resonance caused by direct currents in permalloy/platinum bilayer thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Hirayama Shigeyuki、Mitani Seiji、Otani YoshiChika、Kasai Shinya
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 1 ページ: 013002-013002

    • DOI

      10.7567/apex.11.013002

    • NAID

      210000136075

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 磁気トンネル接合におけるマグノン支援トンネル2020

    • 著者名/発表者名
      岩切秀一, 杉本聡志, 大湊友也, 加藤岳生, 松尾衛, 新見康洋, 葛西伸哉, 小林研介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] スピン軌道トルクによる磁化の準安定状態の観測2019

    • 著者名/発表者名
      岩切秀一, 杉本聡志, 新見康洋, 小林研介, 葛西伸哉
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パーマロイ/白金二層膜におけるスピントルク強磁性共鳴の直流電流変調2018

    • 著者名/発表者名
      平山重之、葛西伸哉、三谷誠司
    • 学会等名
      日本応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2021-02-19  

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