シリコンとアルミニウムでプラチナ超えるスピントロニクス材料を開発~レアメタルに依存しない次世代メモリーへの応用に期待~

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2025-05-12 慶應義塾大学,科学技術振興機構

シリコンとアルミニウムでプラチナ超えるスピントロニクス材料を開発~レアメタルに依存しない次世代メモリーへの応用に期待~

慶應義塾大学と科学技術振興機構(JST)は、シリコンとアルミニウムをナノメートルスケールで組み合わせた「ナノ傾斜材料」が、レアメタルであるプラチナを超える効率で磁気トルクを生成することを発見しました。この成果は、電子の流れに伴う新たな回転運動を利用する全く新しい原理に基づいており、レアメタルに依存しない次世代メモリや電子機器の省電力化・高性能化に貢献するサステナブル技術として期待されています。研究成果は2025年5月9日(米国東部時間)に米国科学誌『Science Advances』に掲載されました。

<関連情報>

スピントルク発生のためのナノメートル厚のSi/Alグラジエント材料 Nanometer-thick Si/Al gradient materials for spin torque generation

Taisuke Horaguchi, Cong He, Zhenchao Wen, Hayato Nakayama, […] , and Yukio Nozaki
Science Advances  Published:9 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adr9481

Abstract

Green materials for efficient charge-to-spin conversion are desired for common spintronic applications. Recent studies have documented the efficient generation of spin torque using spin-orbit interactions (SOIs); however, SOI use relies on the employment of rare metals such as platinum. Here, we demonstrate that a nanometer-thick gradient from silicon to aluminum, which consists of readily available elements from earth resources, can produce a spin torque as large as that of platinum despite the weak SOI of these compositions. The spin torque efficiency can be improved by decreasing the thickness of the gradient, while a sharp interface was not found to increase the spin torque. Moreover, the electric conductivity of the gradient material can be up to twice as large as that of platinum, which provides a way to reduce Joule heating losses in spintronic devices.

1701物理及び化学
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