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

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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)