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NIMS一般公開2024

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研究内容

Keywords

スピントロニクス、スピンダイナミクス

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

会議録
口頭発表

所属学会

応用物理学会, 日本物理学会, 日本磁気学会

磁性・スピントロニクス材料研究センター
タイトル

ナノ構造磁性体の磁区構造制御とエレクトロニクス応用

キーワード

スピントロニクス,磁気抵抗素子,コンピューティング

概要

IoT社会の発展に伴い、現在コンピューティング技術が飛躍的な速度で発展している。これに伴い、より大容量で消費電力の少ないエレクトロニクスデバイスの構築が求められている。スピントロニクスデバイスは、不揮発性による極めた優れた低消費電力特性を有しているが、反面で書き込みに大きなエネルギーを必要とする。当該問題を打破するため、新規ヘテロ接合材料の探索、電流・スピン流の高効率変換手法の探索、新規動作原理に基づくコンピューティング手法の検討を行っている。

新規性・独創性

スピントロニクス分野で用いられる材料系は、厚さ1nmあるいはそれ以下からなる超薄膜ヘテロ接合であり、極めて高い精度で異種材料接合を成長する必要がある。このような材料創製を可能とするため、複数の物理的蒸着手法が可能な、全自動成膜クラスターを用いた材料探索を行っている。

内容

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現在スピントロニクス応用における中心的な要素素子は磁気トンネル接合であるが、実用素子では、素子抵抗を下げるために障壁層をわずか数原子層まで薄膜化しなくてはならない。これに対して、我々は、化合物半導体CIGSを障壁層として用いることで、極めて低い抵抗領域で高い磁気抵抗比を実現した。当該技術は低抵抗特性が極めて重要なハードディスクの読み取りヘッド等への応用可能性が期待される。
対称性の破れた超薄膜強磁性ヘテロ接合では、接合界面に新奇な磁気的相互作用が発現する。これにより、従来材料では見られない新規な磁区構造(磁気スキルミオン)が実現される。我々はIr/Co/Pt系やMgO/CoFeB/W接合において、磁気スキルミオンの電流応答、電圧応答を観測し、電流に対する非平衡物性、電圧による生成消滅制御に成功した。また、磁気スキルミオンを用いたリザバーコンピューティングについても原理実証を行っている。

まとめ

超薄膜ヘテロ接合は薄膜成長のみで得られる非平衡材料であり、バルクでは存在しない新規物性の発現が期待できる。スマートラボ技術との組み合わせにより、非平衡特性を活かした新規材料探索を行いたい。

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