2020 年度研究成果報告書

強磁性材料の量子効果を用いた超高速低消費電力磁化制御法の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	19K21961
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関	東京大学
研究代表者	Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
研究期間 (年度)	2019-06-28 – 2021-03-31
キーワード	Fe系強磁性半導体 / 超高速磁化制御 / 強磁性量子井戸 / 波動関数制御法 / ポンプアンドプローブ法
研究成果の概要	本研究はピコ秒オーダーの超高速磁化制御法を実現するために強磁性半導体の低次元構造においてキャリア波動関数を高速に制御する新しい方法を提案し、その原理実証に成功した。実験ではポンプアンドプローブ法を用いてN型強磁性半導体(In,Fe)Asの量子井戸構造にポンプ光のｆｓパルスの照射による波動関数の変化が600fsという超高速の磁化増大過程を誘起した。更に強磁性半導体の低次元構造としてFeドープ強磁性超格子、強磁性量子ドット材料の研究開発を行い、提案した超高速磁化制御法の応用可能な材料系を広範囲に調べた。本成果で世界最速の磁化増大が実現でき、次世代の超高速低消費スピンデバイスに繋がると期待される。
自由記述の分野	スピントロニクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	次世代の電子デバイスは超高速と低消費電力が強く要求される中、電子のスピン自由度を活用スピンデバイスとスピンに基づいた情報処理が有力候補になりつつある。スピンデバイスの基本操作である磁化制御を如何により高速、低電力で実現できるかが大きな課題である。本萌芽研究ではその究極的な方法として低次元強磁性構造の波動関数制御法を提案し、現在の制御法より1000倍も速い世界最速の磁化増大制御の実証まで成功した。この新制御法がより広範囲で応用できれば次世代の超高速低消費スピンデバイスに繋がり現存の情報処理技術に革新的な進歩をもたらせると期待できる。