磁気トンネル接合を用いた三端子素子に関する研究

磁隧道结三端器件的研究

基本信息

  • 批准号:
    15J04691
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2015-04-24 至 2017-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

昨年度は、低消費電力かつ高性能な不揮発メモリ・不揮発論理集積回路の実現を可能とするスピン軌道トルク(SOT)を用いた3端子磁気トンネル接合(MTJ)素子の開発を目的として研究を進めた。そして、(i) W/CoFeB/MgOにおけるSOT磁化反転のWスパッタリング条件依存性、(ii) 反強磁性体/強磁性体二層構造におけるSOT磁化反転のデバイスサイズ依存性 二つの成果が得られた。(i)本研究では、非磁性重金属材料のスピンホール角の成膜条件依存性に着目し、タングステン層をスパッタリングで堆積する際の投入パワーとスパッタガス圧を調整することで抵抗率の異なる膜を作製し、ナノスケールW/CoFeB/MgO素子のSOT磁化反転特性の成膜条件依存性を調べた。測定結果から、SOT磁化反転の閾電流密度は非磁性金属の抵抗率に依存し、成膜条件の制御によって低減が可能であることが明らかになった。(ii) 本研究では、反強磁性体PtMn/ 強磁性体[Co/Ni]ヘテロ構造を用いたデバイスにおけるSOT誘起磁化反転のデバイスサイズ依存性を系統的に調べた。結果として、デバイスのサイズが小さくなると、磁化反転のモードはアナログ的反転からデジタル的反転へ遷移することが分かった。また、このような磁化反転モードの変化は強磁性層内における微小な磁区が独立に振る舞うことと関連していることが分かった。これらの結果によって、反磁性体/強磁性体二層構造におけるSOT磁化反転の従来のメモリ素子、及び脳型コンピューティングのメモリスタ応用に向けたデバイス開発の方針が明らかになった。ここで得られた知見は三端子SOT素子を開発し、半導体集積回路と融合して低消費電力な情報処理を実現していく上で極めて重要であり、スピン軌道トルク及びスピントロニクス物理の発展に寄与するとともに、電子デバイス産業の発展にもつながるものと期待される。
Last year, low power consumption, high performance, non-volatile logic integration loop implementation, possible use of 3-terminal magnetic junction (MTJ) element development, research and development (i) condition dependence of SOT magnetization inversion in W/CoFeB/MgO,(ii) condition dependence of SOT magnetization inversion in antiferromagnetic/ferromagnetic two-layer structure. (i)In this study, the dependence of film formation conditions on the angle of non-magnetic heavy metal materials was investigated. The film formation conditions of SOT magnetization inversion characteristics of W/CoFeB/MgO elements were adjusted by adjusting the input and pressure during the deposition of non-magnetic heavy metal materials. The threshold current density of SOT magnetization reversal depends on the resistivity of nonmagnetic metals, and the control of film formation conditions is possible. (ii)In this study, antiferromagnetic PtMn/ferromagnetic [Co/Ni] structure was used to induce magnetization inversion and its dependence on SOT was investigated. As a result, the magnetic field of the magnetic field is reduced, and the magnetic field is reduced. The magnetization of the ferromagnetic layer is different from that of the ferromagnetic layer. As a result of this, the diamagnetic/ferromagnetic two-layer structure has been developed in the direction of the SOT magnetization inversion and the development of the SOT magnetization inversion. The development of three-terminal SOT elements, the integration of semiconductor integrated circuits, the realization of low-power information processing, and the expectation of the development of electronic and electronic industries are extremely important.

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spin-orbit torque induced magnetization switching in nanoscale W/CoFeB/MgO -Effect of sputtering condition of W
纳米级 W/CoFeB/MgO 中自旋轨道扭矩引起的磁化翻转 - W 溅射条件的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    C. Zhang;S. Fukami;K. Watanabe;A. Ohkawara;S. DuttaGupta;H. Sato;F. Matsukura;and H. Ohno
  • 通讯作者:
    and H. Ohno
Current Status and Future Outlook of Three-Terminal Spintronics Devices
三端自旋电子器件的现状与未来展望
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Fukami;C. Zhang;S. DuttaGupta;A. Kurenkov;T. Anekawa;and H. Ohno
  • 通讯作者:
    and H. Ohno
スピン軌道トルク磁化反転とそのデバイス応用
自旋轨道扭矩磁化反转及其装置应用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    深見俊輔;張 超亮;姉川哲朗;Samik DuttaGupta;Aleksandr Kurenkov;大野英男
  • 通讯作者:
    大野英男
Magnetization switching by spin-orbit torque in an antiferromagnet-ferromagnet bilayer system
  • DOI:
    10.1038/nmat4566
  • 发表时间:
    2016-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    41.2
  • 作者:
    Fukami, Shunsuke;Zhang, Chaoliang;Ohno, Hideo
  • 通讯作者:
    Ohno, Hideo
Dot size dependence of magnetization switching by spin-orbit torque in antiferromagnet/ ferromagnet structures
反铁磁体/铁磁体结构中自旋轨道扭矩对磁化强度切换的点尺寸依赖性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kurenkov;C. Zhang;S. Fukami;S. DuttaGupta;and H. Ohno
  • 通讯作者:
    and H. Ohno
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    2019
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    $ 1.22万
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    $ 1.22万
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