| 研究課題/領域番号 |
20H02607
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29010:応用物性関連
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
本多 周太 関西大学, システム理工学部, 准教授 (00402553)
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| 研究分担者 |
安藤 裕一郎 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50618361)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
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| キーワード | 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 / 磁化反転 / マイクロマグネティクスシミュレーション / スピンホール効果 / 純スピン注入 / ドリフト拡散法 / スピン軌道トルク(SOT) / 多方向注入 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強磁性体の磁化の高速・低消費電力制御は，不揮発性で低待機電力な磁気メモリの応用化のための重要な課題である。非磁性金属リードを流れる電子スピンをスピンホール効果によって強磁性体へ注入し，磁化にトルクを与えるスピン軌道トルク法(SOT法)が注目されている。書き込みリード線を２本に増やして複数の向きのスピンを注入することで従来のSOT法と比較して消費電力で高速に磁化を反転できる高速磁化反転法が提案された。しかし，これらの方法において注入スピンの空間分布など不明な点が多い。そこで, 理論的視点からスピンの振る舞いを明確にし, 高速磁化反転法の最適化を行う。また，実験的に高速磁化反転法を実証する。
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| 研究成果の概要 |
補助書き込みスピン軌道トルク(SOT)法を用いてスピン注入磁化反転の高速化・低消費電力動作を行なった。マイクロマグネティクスシミュレーションと実験でそれぞれ実証した。面内磁化の磁化反転を対象とした。磁化反転の際に，最初に磁化に垂直な向きのスピンを注入し磁化を傾かせ，次に反転させる向きのスピンを注入することで，従来の単純なSOT磁化反転よりも，シミュレーション値で消費電力を95%削減，実験値で省電力を70%削減した磁化反転が実証できた。また，磁化反転シミュレーションとスピン流の数値計算により，高速磁化反転のための新たな構造を提案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
補助書込SOT法による高速・低消費電力磁化反転では，情報書換時の消費電力の多さが欠点だった磁気メモリが，情報書換時の消費電力の少なさが利点，と言えるほどに電力消費を改善できることが示された。さらに，回路設計によるスピン注入最適化の効果が高いことを示しており，空間的，時間的スピン注入の最適化で，これまでの磁化反転の常識を大きく覆すことが可能であることが期待される。このように研究成果は学術的意義が高い。また，磁化反転の応用デバイスMRAMが車載メモリとしての実用化されるなど需要が高まりつつある昨今，超省エネルギー磁化反転を一日でも早く実現する必要があり，本成果の社会的意義も高い。
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