Spintronics based on the Information thermodynamics

基于信息热力学的自旋电子学

• 批准号: 20H05666
• 负责人: 鈴木 義茂
• 金额: $ 122.64万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05666/
• 关键词: spintronics; skyrmion; thermodynamics; information; スピントロニクス; 磁気スキルミオン; 情報熱力学; ブラウニアン計算; Information

電子の磁石としての性質であるスピンの流れを制御することにより有用な電子デバイスを実現してきたスピントロニクスの分野に「情報流」の概念を導入し、ナノサイズの磁石とその複合系における情報熱力学の学理を構築することを目的として研究を開始した。情報流の評価には非常に多くの測定サンプリング数を必要とすることからシミュレーションによる解析を可能とするためにスキルミオンを粒子と見立てた力学モデルに立脚したシミュレーターを作成した。そのシミュレーターを用いて情報流を評価することにより情報の伝達に必要な時間はスキルミオンの拡散時間にほぼ等しいことを見出した。一方、実験結果の情報流解析からはスキルミオンの運動が非マルコフ的であることを見出した。これは、素子内に複数のトラップサイトがあるために系が隠れマルコフシステムになっているからであると考えられた。集束イオンビーム加工によりスキルミオンに対する調和ポテンシャルを作ることを試みたがスキルミオンをうまくトラップすることができなかった。引き続き条件の最適化を行う。電圧ゲートの端にスキルミオンがトラップされてしまう問題を解決するためにSiO2層を厚膜化した。その結果、ゲートの下をスキルミオンが通り抜けるようになった。そこで、電圧効果により動作するp-bitを設計した。また、回路中の複数のスキルミオンをリアルタイムで検出しフィードバックするために磁気光学顕微鏡をPXIシステム(FPGA)で制御可能にした。磁気キャパシタンス効果について引き続き研究したが効果が得られなかった。ブラウニアン計算の電力消費についてアニール効果も考慮に入れた動作についての検討を始めた。

The concept of "information flow" is introduced into the theory of "information thermodynamics" of the composite system of electronic magnets. The analysis of information flow is necessary. The information flow is evaluated by the user. A party, the result of the information flow analysis, the movement of the non-self-contained The number of children in the family is very high. The collection of information is based on the following: The optimization of the conditions for the introduction of To solve the problem of high voltage silicon dioxide (SiO2), the SiO2 layer should be thick. The results of the study are as follows: P-bit design for high voltage operation The control of magnetic optical micromirrors (FPGAs) is possible due to the presence of a plurality of switches in the circuit. The results of the study were as follows: The calculation of power consumption is based on the consideration of the action.

项目成果

Stochastic skyrmion dynamics under alternating magnetic fields

交变磁场下的随机斯格明子动力学

• DOI: 10.1016/j.jmmm.2021.167974
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
• 影响因子: 2.7
• 作者: Goto Minori;Nomura Hikaru;Suzuki Yoshishige
• 通讯作者: Suzuki Yoshishige

Control of the skyrmion passage by a gate electrode

通过栅电极控制斯格明子通道

• 发表时间: 2022
• 作者: A.J. Healey;A. Stacey;B.C. Johnson;D.A. Broadway;T. Teraji;D.A. Simpson;J-P. Tetienne;L.C.L. Hollenberg;Ken Hashimoto
• 通讯作者: Ken Hashimoto

Chiral properties in the Brownian motion of the magnetic skyrmions

磁性斯格明子布朗运动的手性特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Matsumoto Takao;So Yeong-Gi;Ikuhara Yuichi;Shibata Naoya;Soma Miki
• 通讯作者: Soma Miki

ブラウニアン計算機の計算時間ゆらぎと熱力学的不確定性関係

布朗计算机的计算时间涨落与热力学不确定性关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 中嶋慧;内海裕洋;内海裕洋
• 通讯作者: 内海裕洋

Analysis of the stochastic process of skyrmion with transfer entropy

斯格明子随机过程的传递熵分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Itabashi Takayuki;Arashiba Kazuya;Tanaka Hiromasa;Yoshizawa Kazunari;Nishibayashi Yoshiaki;Yasujiro Murata;Hiroki Mori
• 通讯作者: Hiroki Mori