| 研究課題/領域番号 |
23K13660
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
石川 諒 大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい研究員 (50857696)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | スキルミオン / VCMA / 新原理コンピューティング / スピントロニクス / ブラウン運動 / スパッタリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
スキルミオンは、トポロジカルな安定性から次世代の情報担体として期待されており、スキルミオンのブラウン運動を利用した新原理のコンピュータへの応用が提案されている。スキルミオンの外部制御が応用上必須であるが、実験的にスキルミオンを制御した報告は電流を利用した制御がほとんどである。より低消費電力なスキルミオン素子を実現するためには電圧による制御方法が必須である。本研究では新たな制御方法として2つの方式によりスキルミオントランジスタの開発を目指す。本申請で提案する方法によりスキルミオンによる情報の入力をより低消費電力で行えるかどうかを検討し、スキルミオンブラウニアンコンピュータ実現への道筋を示す。
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| 研究実績の概要 |
ブラウン運動を示す磁気スキルミオンを用いた新原理コンピューティングの実現に向けた試みとして、2024年度は電極を同一面上に形成したリザバー素子と情報熱力学素子の作製と評価(2)薄膜の結晶性とスキルミオンの運動の関係の評価を行った。本研究ではスキルミオンが出現する磁性多層膜をマグネトロンスパッタリング法により作製した。膜構造および各層の膜厚により垂直磁気異方性を制御し、任意の温度範囲でスキルミオンが出現する試料を作製し、微細加工によりいくつかの異なるデザインのデバイスを作製した。
リザバー素子は、スキルミオンが出現する磁性層に対して複数の電極を接合することで、様々な波形の電流信号を入力し、スキルミオンがどのようにふるまうのかを調べることが可能な素子である。この素子に対して時系列情報を面内方向に入力し、スキルミオンの運動を解析することで素子の非線形演算能力と短期記憶能力を評価した。先行のリザバー技術に対して高い性能を示すことはなかったが、磁気異方性の制御とスキルミオンの運動を利用した新しいリザバー素子の可能性を示すことができた。情報熱力学素子については、単体のスキルミオンに対して電圧および電流によりエネルギーを注入可能な素子を作製した。この素子により情報とエネルギーの関係を評価するシンプルな系を実現することができ、相互情報量の評価からエネルギーを注入したスキルミオンと隣接したスキルミオン間に情報のやり取りがあることが示された。
スキルミオンの運動、スキルミオン間の情報のやりとりに関する知見を得ることでスキルミオンを情報担体として用いる新原理のコンピューターの評価が可能になる。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
電流を用いたデバイスにおけるスキルミオンの運動について外部制御を行う上で重要な知見を得たため。
当初予定した面内電圧による制御素子が未完成であるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続きスキルミオンの外部制御を省エネルギーで行うデバイスの作製と評価を行う。
電界を利用した磁性層の磁気パラメータ変調を利用した素子を作製する予定である。
外部制御によりスキルミオン素子への情報入力を試みる
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