NIMSら,高集積化可能なスピントロニクス素子を開発

物質・材料研究機構(NIMS)と東京理科大学は共同で,固体電解質と磁性体を組み合わせ,電圧をかけて磁性体にイオンを出し入れすることで,従来のスピントロニクス素子より低電流で磁性制御が可能な素子の開発に成功した(ニュースリリース)。

素子の構造が単純で高集積化も可能であるために,全く新しい低消費電力・高密度大容量型メモリの開発につながると期待される。

今日の高度情報化社会では,膨大なデータ量を保存するための高密度大容量記録装置(メモリ)の重要性が増しており,そのメモリ用素子の一つとして,電子の電荷とスピンの両方の性質を利用して情報記録を行うスピントロニクス素子が注目されている。

しかし,これまで提案されているスピントロニクス素子は,構造が複雑なために高集積化が困難であり,書き込み電流が大きい等の問題点が指摘されていた。

研究グループは,固体内をリチウムイオンが移動する固体電解質を用いて,磁性体Fe3O4にリチウムイオンを挿入・脱離させることにより,Fe3O4の電子キャリア密度や電子構造を変化させ,それに伴って磁気抵抗効果や磁化率など磁気特性を制御することに成功した。

今回の開発した技術では,従来型スピントロニクス素子と比較して,イオン移動を利用することで低電流での磁性制御が可能であり,構造が単純で高集積化が可能。

さらに素子が全て固体で構成されており液漏れなどの問題がないため,従来の半導体プロセスを使用して低消費電力で高密度大容量メモリの構築が可能になると期待されるという。

研究グループは今後,この成果を基に高集積化等の微細加工技術の開発をさらに進め,高密度大容量なメモリ等への応用を目指した実証実験を進める予定だという。

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