超高集積化した磁性メモリセル

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ナノメータースケールでの磁性を利用した磁気デバイスの明るい将来が期待できるデバイスの一つに、スピンコンピューターが考えられる。このデバイスを構築するためには、磁性メモリセルを利用することが優れた一つの方法と考えられる。磁性メモリセルは、メモリセル中の磁性層を所定の向きに磁化することにより情報を記憶する。本研究では、記憶した情報を相互作用させて演算する、磁性論理演算の可能性について、検討した。その結果、(1)NORとNAND回路の演算を、磁性セルを用いて行うことに成功し、計算機の基本演算回路AND, OR, NOTの論理演算を可能とした。スピンコンピューター用の論理回路に成功したことになる。(2)磁性セルの形状として、アスペクト比が2:1の楕円形状セルが二値を保持でき、適していることを明らかにした。磁性セルの形状として、円形状セル、四角形状セル、三角形状セルにすると、二値を発生出来なかった。円形状セルでは、磁場方向を360度回転すると、直径が200nmのときは磁場に追随して回転し、50nmのときは一つの値を保ったが、二つの値にすることは出来なかった。四角形状セル、三角形状セルも同様の傾向を示した。(3)演算には、4つの磁性セルを組み合わせ、上下左の3方向から入力させ、中央の磁性セルに演算結果を示す配置とした。(4)3方向の入力のうち、左側の入力を「0」としたとき、NORとして働き、「1」としたとき、NANDと働くことがわかった。