Interfacial structure control for domain wall memories with low-power consumption

低功耗畴壁存储器的界面结构控制

• 批准号: 20H02196
• 负责人: 小峰 啓史
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02196/
• 关键词: スピン軌道トルク; 電界制御; 磁気メモリ; 低消費電力; 界面制御; 磁壁移動型メモリ; トポロジカル絶縁体; 低電力動作; 磁性絶縁体; ダンピング定数の電界制御; スピン波情報処理; 閾値電流; 磁気トポロジカル絶縁体; 磁気異方性の電界制御; FET型メモリ素子

本研究では、電荷-スピン変換を磁壁に効率よく伝達するため、トポロジカル絶縁体と磁性体の界面状態を理解する。磁性層/トポロジカル絶縁層界面の電子状態解析、及び、異常ホール抵抗等のハーモニック解析を通じて、大きな界面スピン軌道トルクを誘起するための材料および界面制御方法を探索する。低電流駆動、及び、ロバストネス向上のため、磁壁ピニング効果を抑制するための軟磁性被覆構造も併行して検討し、低消費電力・高速動作を両立する基本原理を明らかにする。導入したSb用Kセルおよび既設のBi用セルを組み合わせを検討し、組成を変えたBi-Sb薄膜および磁性膜との積層構造を作製した。3次元トポロジカル絶縁体となるSb量10~20at.%の制御が可能な成膜条件を整え、各種単結晶基板上にBi-Sb薄膜を形成した。構造解析、電気特性解析から、スピン軌道トルクを誘起するのに十分と思われるBi-Sb薄膜を得た．Bi-Sb薄膜への金属磁性層積層を試みたところ、界面構造の乱れが顕著となることがわかり、磁性絶縁体層とBi-Sb層の積層構造の形成への移行を進めている。一方、磁性トポロジカル絶縁体の応用として、低消費電力で磁化反転を実現出来るFET型素子を提案した。ゲート電圧による磁気異方性制御およびソースードレイン電界によるスピン軌道トルクを組み合わせることで、低消費電力な磁気メモリが形成出来ることを明らかにした。この素子の書き込みエラー率を詳細に調べたところ、従来磁気トンネル接合で議論されている異方性電圧制御に比べて、著しくエラー率が改善出来ることを明らかにした。また、磁気異方性の電圧制御はリザバーコンピューティングへの展開が期待出来ることを明らかにした。

This study で は, charge - ス ピ ン - magnetic wall in を に sharper rate よ く 伝 da す る た め, ト ポ ロ ジ カ ル never try body と magnetic body の interface state を understand す る. Magnetic layer / ト ポ ロ ジ カ ル の electronic state parsing, and never try layer interface び, abnormal ホ ー ル resistance etc. の ハ ー モ ニ ッ ク parsing を tong じ て, big き な interface ス ピ ン orbit ト ル ク を induced す る た め の material お よ び interface を suppression method to explore す る. Low current 駆 move, and び, ロ バ ス ト ネ ス upward の た め, magnetic wall ピ ニ ン グ unseen fruit を inhibit す る た め の soft magnetic coating structure も parallel し て beg し 検, low power consumption, high speed movement を struck made す る basic principle を Ming ら か に す る. Import し た Sb with K セ ル お よ び の Bi セ in both ル を group み close わ せ を beg し 検, composition を - え た Bi - Sb thin film お よ び magnetic film と の し the laminated structure を cropping た. Three dimensional ト ポ ロ ジ カ ル never try body と な る Sb amount at 10 to 20. The % の suppression が may な を whole え film forming conditions, various 単 crystal substrate に Bi - Sb thin film を form し た. Structure, electric 気 parse か ら, ス ピ ン orbit ト ル ク を induced す る の に very と think わ れ る Bi - Sb thin film を た. Bi - Sb thin film へ の metal magnetic laminated layer を try み た と こ ろ, interface structure の disorderly れ が 顕 the と な る こ と が わ か り, magnetic layer never try と の Bi - Sb の product layer structure to form へ の transitional を into め て い る. Side, magnetic ト ポ ロ ジ カ ル never try body の 応 with と し て, low power consumption で magnetization reverse planning を be now out る FET element child を proposal し た. ゲ ー ト electric 圧 に よ る magnetic 気 different party sex suppression お よ び ソ ー ス ー ド レ イ ン electricity industry に よ る ス ピ ン orbit ト ル ク を group み close わ せ る こ と で, low power consumption な magnetic 気 メ モ リ が form out る こ と を Ming ら か に し た. こ の element child の book き 込 み エ ラ ー rate を detailed に adjustable べ た と こ ろ, 従 to magnetic 気 ト ン ネ ル joint で comment さ れ て い る square difference electric 圧 suppression に than べ て, the し く エ ラ ー rate が improve out る こ と を Ming ら か に し た. ま た, magnetic 気 different sexual の electric 圧 suppression は リ ザ バ ー コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ へ の expand が expect る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

Universidad tecnolo'gica metropolitana(チリ)

大都会科技大学（智利）

A Novel Technique for Controlling Anisotropic Ion Diffusion: Bulk Single‐Crystalline Metallic Silicon Clathrate

控制各向异性离子扩散的新技术：块状单晶金属硅包合物

• DOI: 10.1002/adma.202106754
• 发表时间: 2022
• 期刊: Advanced Materials
• 影响因子: 29.4
• 作者: Iwasaki Suguru;Morito Haruhiko;Komine Takashi;Morita Kazuki;Shibuya Taizo;Nishii Junji;Fujioka Masaya
• 通讯作者: Fujioka Masaya

ダブルマグネット型マスター媒体による磁気転写特性のマスター構造依存性

使用双磁体型母版介质的磁转移特性的母版结构依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: Mizugaki Yoshinao;Sega Naonori;Shimada Hiroshi;小峰啓史
• 通讯作者: 小峰啓史

Observation of spin signal in molecular nanojunctions utilizing magnetic thin-film edges at room temperature

室温下利用磁性薄膜边缘观察分子纳米结中的自旋信号

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Matsuzaka;Y. Sasaki;K. Hayashi;T. Misawa;T. Komine;T. Akutagawa;M. Fujioka;J. Nishii;H. Kaiju
• 通讯作者: H. Kaiju

Double Magnet Master Media for Magnetic Printing Onto Energy-Assisted Magnetic Recording Media

用于在能量辅助磁记录介质上进行磁性打印的双磁母介质

• DOI: 10.1109/tmag.2021.3082515
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEE Transactions on Magnetics
• 影响因子: 2.1
• 作者: Toshihide Nabatame;Tomomi Sawada;Makoto Takahashi;Kazuhiro Ito;Takashi Onaya;Yoshihiro Irokawa;Yasuo Koide;Kazuhiro Tsukagoshi;Komine Takashi
• 通讯作者: Komine Takashi