多層構造化による安定動作高集積周回レーストラックメモリの実現のための研究

本研究は、スキルミオンを情報担体として用いた高集積周回レーストラックメモリの安定動作を目的としている。レーストラックメモリは、磁性細線に並べられた磁区をスピン偏極電流で駆動する。ビット当たりの読書部の数が少なく構造が単純で、大容量化が期待できるが、（１）安定動作のために磁区間隔を保つことや（２）大容量化に対する構造上の欠点を解消することが実用化に向けた課題である。計算には、マイクロマグネティクスシミュレーションを用いる。2022年度は、（１）について研究を行った。スキルミオン間隔を保つため、データ層とトリガ層の2層の磁性細線構造を提案した。2層間は絶縁層であり、計算では真空として取り扱う。データ層では、スキルミオンが存在する箇所と存在しない箇所がある。トリガ層ではスキルミオンが等間隔で一様に密に並んでいる。トリガ層のスキルミオンは密なため，電流駆動で間隔が保持される。つまりトリガ層の影響でデータ層のスキルミオン間隔が保持されると期待される。データ層とトリガ層を想定し、データ層の任意の位置にスキルミオンを配置した場合には、時間経過によるスキルミオンの移動が見られず、データが保持されることが確認された。データが保持された状態でトリガ層のみにスピン偏極電流を流した場合、小さな電流ではデータ層のスキルミオン間隔を保持したままスキルミオンの移動が確認された。また大きなスピン偏極電流では、データ層のスキルミオンがトリガ層のスキルミオンの移動に追従できず、制御できないことが分かった。その時の臨界電流は、絶縁層が厚いほど小さく、またトリガ層が厚いほど大きくなることが確認できた。小さな電流でも制御可能なことから、低電力素子での利用が見込まれる。

本研究は、スキルミオンを情報担体として用いた高集積周回レーストラックメモリの安定動作を目的としている。レーストラックメモリは、磁性細線に並べられた磁区をスピン偏極電流で駆動する。ビット当たりの読書部の数が少なく構造が単純で、大容量化が期待できるが、（１）安定動作のために磁区間隔を保つことや（２）大容量化に対する構造上の欠点を解消することが実用化に向けた課題である。計算には、マイクロマグネティクスシミュレーションを用いる。2022年度は、（１）について研究を行った。スキルミオン間隔を保つため、データ層とトリガ層の2層の磁性細線構造を提案した。2層間は絶縁層であり、計算では真空として取り扱う。データ層では、スキルミオンが存在する箇所と存在しない箇所がある。トリガ層ではスキルミオンが等間隔で一様に密に並んでいる。トリガ層のスキルミオンは密なため，電流駆動で間隔が保持される。つまりトリガ層の影響でデータ層のスキルミオン間隔が保持されると期待される。データ層とトリガ層を想定し、データ層の任意の位置にスキルミオンを配置した場合には、時間経過によるスキルミオンの移動が見られず、データが保持されることが確認された。データが保持された状態でトリガ層のみにスピン偏極電流を流した場合、小さな電流ではデータ層のスキルミオン間隔を保持したままスキルミオンの移動が確認された。また大きなスピン偏極電流では、データ層のスキルミオンがトリガ層のスキルミオンの移動に追従できず、制御できないことが分かった。その時の臨界電流は、絶縁層が厚いほど小さく、またトリガ層が厚いほど大きくなることが確認できた。小さな電流でも制御可能なことから、低電力素子での利用が見込まれる。