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本申請前に、次世代不揮発メモリであるスピン軌道トルクRAMの読出し時において、新しい誤動作(読出しディスターブ)が起こることを見出し、それを一桁以上低減する方式を提案していた。新しい誤動作とは、読出し時の重金属層電流によりスピン流が発生し、誤書き込みが起こるというものである。提案した低減方式とは、読出し時の電流経路を重金属層の両側方向とし、向きの違うスピンを発生させて相殺し誤書き込みを起こし難くする方式である。
今回の研究では、磁性体シミュレーションによってこの低減方式の効果を検証することを目的とし、本研究期間中に以下の３点について検討を行った：・材料依存性(2019年度)、・素子寸法依存性(2020年度)、・メモリアレー寄生抵抗依存性(2021年度)。なお、このメモリの動作原理は量子力学に基づくため確率動作の数式を含んでおり、また誤動作自体も確率的な取り扱いであるため、評価は計算機実験に近く多くの時間を要した。
2021年度は、当初の計画通りにメモリアレー寄生抵抗依存性を検討した。具体的なメモリセルレイアウトとアレー構造を検討し、両方向読出しの電流経路における2つの配線抵抗比を、重金属層の左右に流れこむ電流比に照らし合わせることで評価した。また、素子寸法依存性における磁区の動的な振舞いを調べた。これらの検討結果は、国際学会IEEE/AIP Intermag/MMM 2022に採択された。同時に３年間の内容を纏めたフルペーパもIEEE TMAGONに採択され、この論文の公開に合わせて和文と英文にてプレスリリースを出した。素子寸法依存性や磁区の動的な振舞いについて2022春応用物理学会でも２件発表した。更にチップとしての不良率の検討まで行い、この結果はIEEE IMW 2022に採択された。
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