2024-12-27 大阪大学,科学技術振興機構
ポイント
- 次世代のスピントロニクスデバイスで使用される電圧情報書き込み技術（界面マルチフェロイク構造）に関して、スピントロニクス強磁性体（磁石）と圧電体の接合構造に金属バナジウム（Ｖ）界面原子層を追加した新しい構造を開発。
- 高性能（世界最高性能）でバラツキの小さな磁気電気結合効果を実現。
- 次世代低消費電力メモリーとなりうるＭＥ－ＭＲＡＭなどの基本技術として期待される「電圧情報書き込み技術」の可能性を提示。
大阪大学 大学院基礎工学研究科の宇佐見 喬政 助教（研究当時・現：先導的学際研究機構 スピン学際研究部門 講師）、真田 祐彌さん（同 研究科修了生・研究当時：大学院博士前期課程）、浜屋 宏平 教授、大学院工学研究科の白土 優 准教授らの共同研究グループは、次世代のスピントロニクスデバイスにおける電圧情報書き込み技術として応用が期待される界面マルチフェロイク構造において、強磁性体（磁石）と圧電体の界面に金属バナジウム（Ｖ）原子層を新たに設けることで、同グループがこれまで報告していた界面マルチフェロイク構造の性能指標（磁気電気結合係数）を向上させるとともに、不揮発メモリー状態の信頼性（安定動作）を飛躍的に向上する指針を確立しました。
次世代の半導体不揮発メモリーとして注目されているＳＴＴ－ＭＲＡＭなどのスピントロニクスメモリーデバイスは、情報書き込み時に電流を使用するため、書き込み時のエネルギー消費の低減が今後の課題となります。そこで、省電力な書き込み方法として、界面マルチフェロイク構造を利用したＭＥ－ＭＲＡＭが注目されています。この構造では、圧電体の歪みによって磁化の方向を制御することが可能です。
本研究では、高い性能指数を実証してきたスピントロニクス界面マルチフェロイク構造に対して、新たに強磁性体層と圧電体層の界面に金属バナジウム（Ｖ）原子層を設けることで、上記の特性を左右する磁気異方性を自在に制御できることを見いだしました。これにより、同グループが報告してきた性能指数をさらに上回る値を実証するとともに、不揮発メモリースイッチングを高い信頼性（安定動作）で実現するための指針が確立されたといえます。これは、次世代のＭＥ－ＭＲＡＭのような電圧情報書き込み半導体不揮発メモリー技術の候補となる構造の実証といえます。
本研究成果に関する情報は、Ｗｉｌｅｙ発行の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ」（オンライン：現地時間２０２４年１２月２５日付）に掲載されました。
本研究は、以下の事業の支援を受けて行われました。
- 科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ［グラント番号 ＪＰＭＪＣＲ１８Ｊ１］
- 研究領域「実験と理論・計算・データ科学を融合した材料開発の革新」
（研究総括：細野 秀雄 東京工業大学 栄誉教授／元素戦略研究センター長） - 研究課題「界面マルチフェロイク材料の創製」
（研究代表者：谷山 智康 名古屋大学 大学院理学研究科 教授）
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（９３５ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Artificial Control of Giant Converse Magnetoelectric Effect in Spintronic Multiferroic Heterostructure”
- ＤＯＩ：10.1002/advs.202413566
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
浜屋 宏平（ハマヤ コウヘイ）
大阪大学 大学院基礎工学研究科 附属スピントロニクス学術連携研究教育センター 教授
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）
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＞
大阪大学 基礎工学研究科 庶務係
科学技術振興機構 広報課
