2016 Fiscal Year Annual Research Report
極微細世代における新規磁壁移動方式の研究と3次元デバイスへの展開
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15H05521
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
深見 俊輔 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (60704492)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電流誘起磁壁移動 / 微細化 / 磁壁 / 垂直磁気異方性 / 面内磁気異方性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は極微細世代（30nm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いる。具体的には、電流誘起磁壁移動を極微細世代で実現するため、まずは現行の垂直磁化方式の微細化限界を見極め、次に極微細世代で有用と考えられる面内磁化方式でのデバイス設計指針をシミュレーションから検討し、またその動作を実証する。さらに、三次元磁壁移動デバイスの形成プロセスを確立し、その動作実証に取り組む。平成27年度は、垂直磁化方式の微細化限界を実験・理論で検討し、現在標準的に用いられている材料であるCo/Ni積層膜においては15 nm程度以下への微細化は難しいことを明らかにした。一方でマイクロマグネティックシミュレーションから、膜厚と線幅が同程度に設計される面内磁化容易細線においては、20nm以下の微細世代での低電流での磁壁移動が実現できることを明らかにした。
平成28年度はNiFeから構成され面内磁化容易軸を有する細線素子を形成し、その磁壁移動特性を評価した。シミュレーションからの予測通りに、線幅と膜厚が15nm程度で同程度に設計された素子においては、低電流での磁壁移動が観測された。また磁場で磁壁を駆動した場合には大きな閾磁場が観測されたことから、電流印加で観測された磁壁移動の駆動力は断熱スピントルクであることが示唆された。高確率での磁壁移動の実現には至ってはいないが、この問題は細線のラフネスと関連しており、プロセス技術の改善によってより安定性の高い磁壁移動が実現できるとの考察を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通りに、本研究で新たに提案する面内磁化用磁区を有し、かつ膜厚と線幅が同程度に設計された素子における磁壁移動が観測された。また3次元デバイスの実現に向けたプロセス技術も順調に立ち上がっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は平成28年度に得られた面内磁化容易軸細線での実験結果をより深く理解するためのシミュレーションなどを行い、当成果を論文化する。またそれと並行して三次元デバイス形成のためのプロセスをリファインし、動作実証を試みる。
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Research Products
(6 results)
