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Sensoron: Fusing Memory and Computing into Spintronics-based Sensors

研究課題

研究課題/領域番号 23K22808
補助金の研究課題番号 22H01538 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関東北大学

研究代表者

アルマダウィ ミフタ (ALMAHDAWI MUFTAH)  東北大学, 先端スピントロニクス研究開発センター, 助教 (90729576)

研究分担者 大兼 幹彦  東北大学, 工学研究科, 教授 (50396454)
野崎 友大  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (10610644)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2024年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワードMagnetic sensor / Chaos / スピントロニクス / センサ / spintronics / sensor / memory / Spintronics / Sensing / Computing
研究開始時の研究の概要

New information processing techniques are needed for Internet-of-Things (IoT) applications. The spintronic-based reservoir computing (RC) have many merits compared to other PRC systems: the compatibility with semiconductor large-scale integration, long endurance, and sensing capability. State variables of ferro- and
antiferro-magnetism in spintronic devices offer a strong advantage for nonlinear dynamics, non-volatility, and low-power operation. Additionally, magnetic spintronic sensors can directly interface with many applications from automotive to biomedical domains.

研究実績の概要

On the way to realizing the "Sensoron", fusing sensing and computation, we succeeded in demonstrating the possibility of computing capacity in magnetic sensors based on tunneling magnetoresistance effect.
We proved that topological features called vortex cores exists in the sensing region of magnetic TMR sensors. These cores exhibit chaotic dynamics and rapid core reversals during their response to magnetic field changes. The presence of highly-nonlinear dynamics of the topological vortex cores provide computing capacity to the temporal magnetic field inputs, and they can be used to perform time-dependent simple signal processing.
We also succeded in characterizing the lossy dynamics of magnetic sensing layers. We developed a novel magnetic measurement method based on modulating the response of vibrating sample magnetometer (VSM). We could measure the complex magnetic ac susceptibility of sensor components for the first time. We used this method to characterize the response of domain walls to external field perturbations. We showed the dynamic losses are a signature of a short-term memory effect from domain walls.
These achievements have been published in international conferences and journals, and they generated a strong interest from industrial and academic magnetics community.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] AC Susceptibility Measurement Using a Vibrating Sample Magnetometer2023

    • 著者名/発表者名
      Al-Mahdawi Muftah、Oogane Mikihiko
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 59 号: 11 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1109/tmag.2023.3300268

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Vortex chaotic dynamics in a cross-tie domain wall2024

    • 著者名/発表者名
      Al-Mahdawi Muftah、Oogane Mikihiko
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference (Intermag)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ac Susceptibility Measurement Using a Vibrating Sample Magnetometer2023

    • 著者名/発表者名
      Al-Mahdawi Muftah、Oogane Mikihiko
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference (Intermag)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ac Susceptibility Measurement Using a Vibrating Sample Magnetometer2023

    • 著者名/発表者名
      Muftah Al-Mahdawi, Mikihiko Oogane
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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