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研究内容

Keywords

スピントロニクス, 誘電体, ニューロモルフィックデバイス

近年、社会で扱われる情報量が急増し、情報処理デバイスの高機能化・高密度化が進む中、低消費電力化が重要視されています。電子のスピンという電荷以外の自由度に着目し、スピンを情報キャリアとしたニューロモルフィックデバイスの研究を進めています。また、誘電体におけるダイナミクスの研究にも取り組み、新たな情報処理技術の開拓を目指しています。

所属学会

応用物理学会, 日本物理学会, 磁気学会

ナノアーキテクトニクス材料研究センター
タイトル

熱計測技術を用いた磁性体・誘電体の物理・ニューロモルフィックデバイス応用の開拓

キーワード

スピントロニクス, 熱計測, 誘電体

概要

近年、社会で扱われる情報量が飛躍的に増加しており、情報処理デバイスの高機能化・高密度化も進展している。これに伴い、低消費電力を実現する新たな情報処理技術が重要視されている。本研究では、電子の電荷自由度以外の情報キャリアの可能性を探求し、スピンを用いたニューロモルフィックデバイスの研究および、誘電体を用いた新たな情報キャリアの開拓を行っている。 電子のスピンを活用するスピントロニクスでは、スピンのダイナミクスに着目することで、絶縁体における情報伝播・熱生成・制御への寄与が明らかになっている。これらの現象を高精度あるいは高速な熱応答計測により解析し、情報処理を担うスピンのダイナミクス分布を明らかにした(図参照)。サーモグラフィ法やサーモリフレクタンス法を用いた熱分布の可視化によって、スピンダイナミクスのニューロモルフィックコンピューティングへの有効活用につなげることができる。 さらに近年、誘電体中のダイナミクスにも着目し、新たな情報利用につながるシードの研究も試みている。

新規性・独創性

● 磁性・誘電性を利用した新しい熱利用法の開拓
● 熱計測を通したデバイスの動作解析・最適化
● 現象の熱特性の時間的・空間的特性の高分解能計測

内容

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高温度分解・時間分解・空間分解ができる非接触の熱測定に向けて、サーモグラフィ法やサーモリフレクタンス法にフーリエ解析など時間方向の動的な解析を組み合わせ、幅広い現象・物質を対象とした測定を進めた。例えば絶縁体中の熱スピン変換ではMHzに迫る領域での熱振動を明瞭に捉えられており、熱解析と組み合わせることで絶縁体中1µm程度の領域で熱とスピンの変換が起きていることを明らかにした。液晶材料を用いた高感度化の追求やイメージング化なども行っている。実用デバイスでの動作解析にむけてMHzからGHz帯域への対応など、より広範な対象への熱計測を展開し、デバイス開発への貢献を目指す。

まとめ

非接触の熱計測法を活用し、磁性体および誘電体における物理現象の特性解析や新たな情報キャリアの開拓を試みた。物質やデバイスの情報応答を明らかにすることで、これまでにない現象の発見や、情報デバイスの設計・最適化が可能となる。今後はさらに対象を拡大し、新しい情報利用原理の創出やデバイス設計への貢献が期待される。

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