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

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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MnSn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 Tsai Hanshen 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MnSn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。MnSn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MnSn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「Small Science」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≫

<論文タイトル>
“Large Hall Signal due to Electrical Switching of an Antiferromagnetic Weyl Semimetal State”
DOI:10.1002/smsc.202000025
<お問い合わせ先>

<研究に関すること>
肥後 友也(ヒゴ トモヤ)
東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻 特任准教授

中辻 知(ナカツジ サトル)
東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻/
東京大学 物性研究所 量子物質研究グループ/
トランススケール量子科学国際連携研究機構 教授

<JST事業に関すること>
嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ

<報道担当>
東京大学 大学院理学系研究科・理学部 広報室
理化学研究所 広報室 報道担当
科学技術振興機構 広報課

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