トポロジカル絶縁体を用いる超低消費電力磁気抵抗メモリの創製

使用拓扑绝缘体创建超低功耗磁阻存储器

• 批准号: 20F20050
• 负责人: PHAM NAM・HAI
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20F20050/
• 关键词: スピン軌道トルク; スピンホール効果; トポロジカル絶縁体

本研究では、スピンホール効果が極めて強いかつ高い電気伝導率を両立できるトポロジカル絶縁体をスピン注入源として使用し、超低電流密度かつ超高速な書き込みができるSOT-MRAMを実証する。トポロジカル絶縁体の巨大なスピンホール効果による磁化反転を実現できれば、MRAMの書き込み電力2桁、書き込み速度1桁、ビット密度1桁が向上でき、従来の揮発性メモリであるSRAMやDRAMを置き換えると期待できる。我々は2021年度の研究では、次の成果を達成した。1.Si/SiOx基板上にスパッタリング製膜したトポロジカル絶縁体BiSb/Pt/Co/Pt垂直磁化膜を作製し、BiSbの大きなスピンホール角(2.4)および比較的に高い電気伝導率(1.0ｘ10E5 Ohm-1m-1)を実証した。発表論文：Appl. Phys. Lett. 119, 082403, (2021)2.サファイア基板上にスパッタリング製膜したトポロジカル絶縁体BiSb/(Co/Pt)垂直磁化膜を作製し、BiSbの巨大なスピンホール角(10.7)および高い電気伝導率(1.8ｘ10E5 Ohm-1m-1)を達成した。発表論文：Sci. Rep. 12, 2998 (2022)3.Si/SiOx基板上にスパッタリング製膜したトポロジカル絶縁体BiSb/(Co/Pt)垂直磁化膜の800 nmサイズの素子を作製し、BiSbによる超高速(1 ns)および超低消費電力(従来より一桁小さい電流密度)の磁反転に成功した。発表論文：Appl. Phys. Lett. 120, 152401 (2022)

In this study, we have demonstrated that SOT-MRAM can be used for ultra-low current density, ultra-high speed, and ultra-high conductivity. The magnetization inversion of SRAM and DRAM is realized by the large space of SRAM and DRAM, and the power of SRAM and DRAM is increased by the speed of DRAM and the density of DRAM. We have achieved the results of our research in 2021. 1. BiSb/Pt/Co/Pt perpendicular magnetization films were fabricated on Si/SiOx substrates, and the high conductivity (1.0x10E5 Ohm-1m-1) of BiSb was demonstrated. Paper submitted: Appl. Phys. Lett. 119, 082403, (2021)2. BiSb thin films on substrates with high dielectric conductivity (1.8x10E5 Ohm-1m-1) were fabricated using BiSb/(Co/Pt) perpendicular magnetization. Paper presented: Sci. Rep. 12, 2998 (2022) 3. BiSb/(Co/Pt) perpendicular magnetization film on Si/SiOx substrate with 800 nm magnetization was successfully fabricated with ultra-high speed (1 ns) and ultra-low power consumption (low current density). Paper submitted: Appl. Phys. Lett. 120, 152401 (2022)

项目成果

Low power spin-orbit torque magnetization switching in all-sputtered BiSb topological insulator / perpendicularly magnetized CoPt / MgO multilayers on Si substrate

Si 衬底上全溅射 BiSb 拓扑绝缘体/垂直磁化 CoPt/MgO 多层膜中的低功率自旋轨道扭矩磁化切换

• 发表时间: 2021
• 作者: Tuo Fan;Nguyen Huynh Duy Khang;Pham Nam Hai
• 通讯作者: Pham Nam Hai

Si基板上のトポロジカル絶縁体による超低消費電力磁化反転の実証

使用硅衬底上的拓扑绝缘体演示超低功耗磁化反转

Ultralow power spin-orbit torque magnetization switching induced by a non-epitaxial topological insulator on Si substrates

• DOI: 10.1038/s41598-020-69027-6
• 发表时间: 2020-07-22
• 期刊: SCIENTIFIC REPORTS
• 影响因子: 4.6
• 作者: Khang, Nguyen Huynh Duy;Nakano, Soichiro;Hai, Pham Nam
• 通讯作者: Hai, Pham Nam

Crystal growth and characterization of topological insulator BiSb thin films by sputtering deposition on sapphire substrates

• DOI: 10.35848/1347-4065/ab91d0
• 发表时间: 2020-06-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
• 影响因子: 1.5
• 作者: Fan, Tuo;Tobah, Mustafa;Pham Nam Hai
• 通讯作者: Pham Nam Hai

L10-MnGa垂直直膜における電子状態観測

L10-MnGa垂直薄膜中电子态的观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林正起;N. H. D. Khang;武田崇仁;荒木恒星;岡野諒;鈴木雅弘;黒田健太;矢治光一郎;菅原克明J;相馬清吾;中山耕輔;山内邦彦;北村未歩;堀場弘司;藤森淳;佐藤宇史;辛埴;田中雅明;P. N. Hai
• 通讯作者: P. N. Hai