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2020 年度 実績報告書

フレキシブルスピンデバイスを用いた完全無電力IoTレジスタ・論理演算素子の創製

研究課題

研究課題/領域番号 19H00860
研究機関大阪大学

研究代表者

千葉 大地  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (10505241)

研究分担者 野村 光  大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (20506258)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードスピントロニクス / フレキシブルスピントロニクス / メカニカルレジスタ
研究実績の概要

【1. マイクロマグネティックシミュレーションによる素子設計】 マイクロマグネティックシミュレーションにより、磁気ドットの形状・サイズ・配列/配置の最適ウィンドウを特定するための作業を進めた。最適ウィンドウを確定させるための大規模な計算が行える環境を整え、安定動作条件をいくつか提案した。
【2. シフトレジスタの試作】 最適化設計指針に従い、プロトタイプ素子を電子線リソグラフィ→スパッタ製膜→リフトオフプロセスによりフレキシブル基板上に試作した。試作した素子の形状・磁気異方性を、電子顕微鏡、磁気力顕微鏡等で確認した。昨年度は強磁性層の磁化がピン止めされた細線上への多数の磁気ドット形成の条件出しに多くの労力を割いた。今年度は、その条件を用いて様々な磁気ドットの形状や配置を有するプロトタイプの施策を進めた。
【3. シフトレジスタの動作検証】 作製した素子に磁界を掃引し、磁化反転ごとに巨大磁気抵抗効果により抵抗が増大することを確認した。ロードセルとリニアエンコーダを装備したモータ駆動式自動引っ張り試験機を用いて応力印加を複数回精密に行い、磁化反転を引き起こす条件を探索した。
【4.リザーバ・コンピューティングの提案】 マイクロあるいはマクロマグネティックシミュレーションにより、多数の磁気ドットを有する系においてひずみ情報で駆動するリザーバ・コンピューティングの提案を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ほぼ今年度計画していた予定通りに進捗しているため。

今後の研究の推進方策

最終年度は、最終目標である素子のレジスタ動作を実証し、論理演算素子実証を合わせて検討する。COVID-19の対策が読めない部分もあるが、素子を作れないと研究を先に進めることが難しいため、在宅活動でできることと、現場に来ないとできないことを分けて活動を進める。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Strain-induced cooling-heating switching of anisotropic magneto-Peltier effect2021

    • 著者名/発表者名
      Hirai Takamasa、Sepehri-Amin Hossein、Hasegawa Kento、Koyama Tomohiro、Iguchi Ryo、Ohkubo Tadakatsu、Chiba Daichi、Uchida Ken-ichi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 ページ: 022403~022403

    • DOI

      10.1063/5.0034858

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of magnetic anisotropy in a Co thin film on a flexible substrate by applying biaxial tensile strain2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto H.、Ota S.、Koyama T.、Chiba D.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 ページ: 022406~022406

    • DOI

      10.1063/5.0035003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced unidirectional spin Hall magnetoresistance in a Pt/Co system with a Cu interlayer2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa K.、Koyama T.、Chiba D.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: L020411-1~4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.L020411

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain-induced modulation of temperature characteristics in ferrimagnetic Tb?Fe films2021

    • 著者名/発表者名
      Ota Shinya、Van Thach Pham、Awano Hiroyuki、Ando Akira、Toyoki Kentaro、Kotani Yoshinori、Nakamura Tetsuya、Koyama Tomohiro、Chiba Daichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 85642-3-1~7

    • DOI

      10.1038/s41598-021-85642-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Extended x-ray absorption fine structure spectroscopy of stretched magnetic films on flexible substrate2020

    • 著者名/発表者名
      Ota Shinya、Hirai Takamasa、Ochi Koki、Namazu Takahiro、Ina Toshiaki、Koyama Tomohiro、Chiba Daichi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 127 ページ: 173901~173901

    • DOI

      10.1063/5.0005925

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Voltage control of spin-orbit torque in Pd/Co/Pd/HfOx2020

    • 著者名/発表者名
      Hirai Takamasa、Hibino Yuki、Hasegawa Kento、Kohda Makoto、Koyama Tomohiro、Chiba Daichi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 ページ: 123005~123005

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abcd71

    • 査読あり
  • [学会発表] 集積スピンサイバーフィジカルシステムによる力覚センシングに向けた取り組み2021

    • 著者名/発表者名
      千葉大地
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁気トンネル接合のフラッシュランプアニーリング2021

    • 著者名/発表者名
      今井 亜希子、太田 進也、長谷川 顕登、金井 康、小山 知弘、荒木 徹平、関谷 毅、千葉 大地
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演
  • [学会発表] フレキシブル基板上のスピントロニクス素子における放射光計測2021

    • 著者名/発表者名
      千葉大地
    • 学会等名
      SPRUC ナノスピントロニクス研究会  2020年度 第1回研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 非平衡弾性物性科学について2021

    • 著者名/発表者名
      千葉大地
    • 学会等名
      第 1 回 非平衡弾性物性科学ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] CoFeB/MgO-based magnetic tunnel junction directly formed on a flexible substrate(応用物理学会論文賞記念講演)2020

    • 著者名/発表者名
      Shinya Ota, Masaki Ono, Hiroki Matsumoto, Akira Ando, Tsuyoshi Sekitani, Ryuhei Kohno, Shogo Iguchi, Tomohiro Koyama, Daichi Chiba
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [備考] 大阪大学産業科学研究所・千葉研究室

    • URL

      https://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/se/

  • [産業財産権] 磁気抵抗素子の製造方法2020

    • 発明者名
      千葉大地、関谷毅
    • 権利者名
      千葉大地、関谷毅
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-135830

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公開日: 2023-12-25  

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