• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

トポロジカルスピンテキスチャーに基づくメモリ・論理計算・ニューラルネットワーク

研究課題

研究課題/領域番号 20F20363
研究機関信州大学

研究代表者

劉 小晰  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (10372509)

研究分担者 ZHANG XICHAO  信州大学, 工学部, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2020-11-13 – 2023-03-31
キーワードスピントロニクス / トポロジカルスピンテクスチャ / ニューラルコンピューティング
研究実績の概要

本研究では、ナノスケールのトポロジカルスピンテクスチャに着目し、トポロジカルスピン構造の超低消費電力な駆動手法並びにその室温、ゼロ磁界での安定性、電流、電圧駆動特性を明らかにして、高密度・高速なメモリー、論理素子への応用ための基盤構築である。代表出来なトポロジカルスピンテクスチャは磁気スキルミオンである。
2022年度では、磁気スキルミオンをメモリー・論理素子への応用の目的として、磁性多層膜の局所領域の磁気異方性の制御によって、磁気スキルミオン障壁の形成が成功した。この磁気スキルミオン障壁の特徴として、磁気スキルミオンが近付けると反発力を受ける。そのため、磁気スキルミオンが回路の側から保護され、事前に設計した回路内に安定に移動することができる。この結果はNano Letters 21 (10), 4320-4326(2021)に掲載された。
オートマトンは、入力と状態遷移制御が与えられた場合にその動作をトレースできる人工知能の基礎である。ここでは、磁気スキルミオンを画素のように制御する方法を提案し、その動作制御による状態遷移をシミュレーションで確認した。すなわち、磁気スキルミオン・オートマトンの可能性を確認でき、トポロジカルスピンテクスチャのAIへの応用を広げた。この結果はCommunications Physics 4 (1), 1-9 (2021)に掲載された。
本年度では、本研究の関連成果をNano letters, Communications Physics, Physical Review B, Applied Physics Lettersなど学術論文誌に論文9本が掲載された。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件)

  • [雑誌論文] Nonreciprocal dynamics of ferrimagnetic bimerons2022

    • 著者名/発表者名
      Shen Laichuan、Xia Jing、Chen Zehan、Li Xiaoguang、Zhang Xichao、Tretiakov Oleg A.、Shao Qiming、Zhao Guoping、Liu Xiaoxi、Ezawa Motohiko、Zhou Yan
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.105.014422

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlled Switching of the Number of Skyrmions in a Magnetic Nanodot by Electric Fields2022

    • 著者名/発表者名
      Hou Zhipeng、Wang Yadong、Lan Xiaoming、Li Sai、Wan Xuejin、Meng Fei、Hu Yangfan、Fan Zhen、Feng Chun、Qin Minghui、Zeng Min、Zhang Xichao、Liu Xiaoxi、Fu Xuewen、Yu Guanghua、Zhou Guofu、Zhou Yan、Zhao Weisheng、Gao Xingsen、Liu Jun‐ming
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 34 ページ: 2107908~2107908

    • DOI

      10.1002/adma.202107908

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Generation and manipulation of skyrmions and other topological spin structures with rare metals2022

    • 著者名/発表者名
      Ye Chu、Li Lin-Lin、Shu Yun、Li Qian-Rui、Xia Jing、Hou Zhi-Peng、Zhou Yan、Liu Xiao-Xi、Yang Yun-You、Zhao Guo-Ping
    • 雑誌名

      Rare Metals

      巻: 41 ページ: 2200~2216

    • DOI

      10.1007/s12598-021-01908-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-bit full adder and logic gate based on synthetic antiferromagnetic bilayer skyrmions2022

    • 著者名/発表者名
      Mak Kai Yu、Xia Jing、Zhang Xi-Chao、Li Li、Fattouhi Mouad、Ezawa Motohiko、Liu Xiao-Xi、Zhou Yan
    • 雑誌名

      Rare Metals

      巻: 41 ページ: 2249~2258

    • DOI

      10.1007/s12598-022-01981-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Realization of the skyrmionic logic gates and diodes in the same racetrack with enhanced and modified edges2022

    • 著者名/発表者名
      Shu Yun、Li Qianrui、Xia Jing、Lai Ping、Hou Zhipeng、Zhao Yonghong、Zhang Degang、Zhou Yan、Liu Xiaoxi、Zhao Guoping
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 121 ページ: 042402~042402

    • DOI

      10.1063/5.0097152

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear dynamics of the topological helicity wave in a frustrated skyrmion string2022

    • 著者名/発表者名
      Xia Jing、Zhang Xichao、Liu Xiaoxi、Zhou Yan、Ezawa Motohiko
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.106.054414

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Particle-like skyrmions interacting with a funnel obstacle2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Xichao、Xia Jing、Liu Xiaoxi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.106.094418

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reversible Transformation between Isolated Skyrmions and Bimerons2022

    • 著者名/発表者名
      Ohara Kentaro、Zhang Xichao、Chen Yinling、Kato Satoshi、Xia Jing、Ezawa Motohiko、Tretiakov Oleg A.、Hou Zhipeng、Zhou Yan、Zhao Guoping、Yang Jinbo、Liu Xiaoxi
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 22 ページ: 8559~8566

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.2c03106

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Qubits based on merons in magnetic nanodisks2022

    • 著者名/発表者名
      Xia Jing、Zhang Xichao、Liu Xiaoxi、Zhou Yan、Ezawa Motohiko
    • 雑誌名

      Communications Materials

      巻: 3 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s43246-022-00311-w

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi