トポロジカル反強磁性体において電気的に読み書き可能な信号の増強に成功

2021-04-16

超高速駆動する不揮発性メモリー素子の開発へ道筋

超高速駆動する不揮発性メモリー素子の開発へ道筋

2021-04-15 東京大学,理化学研究所,科学技術振興機構

ポイント

反強磁性体Ｍｎ_３Ｓｎを用いたデバイスにおいて、電気的に読み書き可能な信号を３倍に増強。
膜界面構造の制御に成功し、低電流にてミリボルト級の読み出し信号を実現。
超高速動作が期待される反強磁性体を用いた不揮発性メモリー素子の実用化への大きな一歩。

東京大学大学院理学系研究科／東京大学物性研究所　中辻知　教授、肥後友也　特任准教授、東京大学物性研究所　ＴｓａｉＨａｎｓｈｅｎ　特任研究員らの研究グループは、東京大学物性研究所　大谷義近　教授（理化学研究所創発物性科学研究センター　チームリーダー併任）、理化学研究所創発物性科学研究センター　近藤浩太　上級研究員の研究グループ、東京大学物性研究所　三輪真嗣　准教授、坂本祥哉　助教の研究グループと共同で、次世代の情報処理デバイスの主要材料として注目を集めている反強磁性体であるマンガン化合物Ｍｎ_３Ｓｎと重金属からなる多層薄膜デバイスの膜界面構造の最適化を試み、電気的に読み書き可能な信号をこれまで報告されていた値よりも３倍大きくすることに成功しました。

反強磁性体はスピンのダイナミクスがテラヘルツ帯と強磁性体の場合に比べて２～３桁速く、磁性体間の相互作用が小さいため、磁気抵抗メモリーをはじめとする磁気デバイスをさらに高速化・高集積化できる可能性があります。Ｍｎ_３Ｓｎはトポロジカルな電子構造に由来する巨大な応答を示す反強磁性体であり、磁気デバイス材料の有力候補として精力的に研究されています。今回、反強磁性体Ｍｎ_３Ｓｎ多層薄膜デバイスにおいて実証された電気的に読み書き可能な信号を増強する手法は、次世代の磁気デバイス開発に飛躍的な進展をもたらすことが期待されます。

本研究成果は２０２１年４月１５日（中央ヨーロッパ夏時間）に国際科学雑誌「ＳｍａｌｌＳｃｉｅｎｃｅ」オンライン版に公開されます。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ）戦略的創造研究推進事業チーム型研究（ＣＲＥＳＴ）「トポロジカル材料科学に基づく革新的機能を有する材料・デバイスの創出」研究領域（研究総括：上田正仁）における研究課題「電子構造のトポロジーを利用した機能性磁性材料の開発とデバイス創成」（研究代表者：中辻知、課題番号：ＪＰＭＪＣＲ１８Ｔ３）の一環として行われました。

詳しい資料は≫