研究成果

反強磁性体を用いたスピントルク磁気メモリの実証 -磁気メモリの超高記録密度化へ道筋-


2018年10月22日


     森山貴広 化学研究所准教授、小野輝男 同教授、周偉男 東北大学博士研究員(現・物質・材料研究機構ポスドク研究員)、関剛斎 同准教授、高梨弘毅 同教授らの研究グループは、コバルト・ガドリニウム(CoGd)合金多層膜から成る反強磁性材料を用いた反強磁性体スピントルク磁気メモリを実証しました。

     本研究成果は、2018年10月18日に、米国の科学誌「Physical Review Letters」のオンライン版に公開されました。

    研究者からのコメント

     反強磁性体に関する基礎的研究によりノーベル賞(1970年)を受賞したネール博士(Louis Néel)は、当時の講演において、「反強磁性体は学術的に興味深い物質であるが,一方で実用性はないだろう」と評しています。しかし、今回私たちの研究グループは、その反強磁性体を用いての磁気メモリを実証し、超高記録密度化へ道筋を見出しました。「役に立たない」とか「不可能」と思われていることが、地道な努力の結果、新たなパラダイムを生むということは、まさに研究の醍醐味です。

    概要

     高度情報化社会の進展に伴い、情報記録デバイスの超高記録密度化・低消費電力化が求められています。反強磁性体は、電流による書き込みが可能で、外部磁場擾乱に強いことから、磁気メモリの超高記録密度化への応用が期待されています。

     本研究グループは、磁気メモリに従来用いられている強磁性体の替わりに、コバルト・ガドリニウム(CoGd)合金多層膜から成る反強磁性材料を記録層として用いることで、そのような磁気メモリの動作原理を世界で初めて実現しました。本研究で実証されたスピントルク磁気メモリの動作原理は、本実験で用いたCoGd合金のみならず他の反強磁性材料にも広く適用することが可能です。

     本研究成果は、反強磁性体における磁気モーメント操作の新しい手法および素子構造を提案するものであり、磁気メモリの超高密度化・低消費電力へのブレークスルーにつながるものです。また、これまで難しいと考えられてきた反強磁性体における磁気モーメント操作における新しい物理機構を開拓・実証した先駆的な研究成果です。

    図:反強磁性結合したCoGd合金二層膜(反強磁性記録層)をPtで挟んだ構造のメモリ素子およびスピントルク効果による電流書き込み原理の概略図。

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.167202

    Takahiro Moriyama, Weinan Zhou, Takeshi Seki, Koki Takanashi, and Teruo Ono (2018). Spin-Orbit-Torque Memory Operation of Synthetic Antiferromagnets. Physical Review Letters, 121(16):167202.


    反強磁性体を用いたスピントルク磁気メモリの実証 -磁気メモリの超高記録密度化へ道筋-
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