研究課題
本研究は、極微細世代（30 nm以下）での電流誘起磁壁移動を実現する新方式を提案し、微細ナノ磁性体の新たな物理を開拓し、それに加えて三次元磁壁移動デバイスの世界初の動作実証へと発展させることを目指して行った。初年度にあたる平成27年度は従来用いられてきた垂直磁化方式での微細化の限界を検証し、実験から15 nm付近に微細化限界があることが明らかになった。一方で、計算機を用いたマイクロマグネティックシミュレーションから、本研究の中核をなす面内磁化方式においては、15 nm以下の領域でも良好な動作が実現できる可能性があることが分かった。二年目にあたる平成28年度は、本研究の中核をなす面内磁化方式を採用した素子を作製し、従来方式の限界を打破できるかに主眼を置いて研究を進めた。プロセス条件を精密に制御することで、15 nm程度の微細素子を形成することに成功し、またこれらの素子を電気的に評価して、想定通りの良好な磁壁移動特性を観測することができた。最終年度に当たる平成29年度は、平成28年度に行った実験で見られたいくつかの課題の要因を多角的な評価に基づいて考察するとともに、3次元磁壁移動デバイスの実現に向けて極微細ピラー素子を作製し、そこでの基板垂直方向での磁壁の振る舞いを実験、及び数値計算により検証した。実験から膜厚が15 nm以下の領域では磁壁が入ることなくピラーは単磁区として振舞うことが確認され、一方で数値計算からは30nm以上の膜厚領域では磁壁がピラー内に安定して存在することができ、3次元磁壁移動デバイスの実現可能性を強く示唆する結果が得られた。膜厚15 nmの素子の測定結果と考察については、Nature Communications誌に論文が掲載され、また日経新聞の朝刊でも取り上げられた。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Nature Communications
巻: 9 ページ: 663(1)-(6)
10.1038/s41467-018-03003-7
Japanese Journal of Applied Physics
巻: 56 ページ: 0802A1(1)-(12)
10.7567/JJAP.56.0802A1
