研究 (Research)
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電圧によって制御できる反強磁性薄膜の開発 (Development of antiferromagnetic thin films that can be controlled by voltage)
准教授 白土 優（工学研究科 マテリアル生産科学専攻） SHIRATSUCHI Yu(Graduate School of Engineering)
研究の概要
磁性材料は、強磁性体と反強磁性体に大別される。前者は、いわゆる、磁石につく材料であり永久磁石、各種磁気デバイスをはじめとして広く利用されている。一方、後者は、磁気スピン（磁化、N-S 極の元）が互いに逆向きに配列する（補償される）ため、これまで磁気特性の制御は実質的に不可能とされてきた。白土研究チームでは、磁場と電場を同時に利用する手法を用いることで、反強磁性体のスピンをマイクロサイズ以下のデバイス中でも制御できることを実証した。特に、動作原理が、極性反転不要な静磁場と低消費電力な電界のみであり、電力消費の主因である電流を使用しないことから、超低消費電力動作が期待できる。
また、この反強磁性体はクロム（Cr）と酸素のみから構成される比較的単純な構造を有し、他の系とは異なり室温付近での動作が可能であることから、デバイス作製の歩留まりの向上も可能である。
スピン反転の駆動力は電圧でありナノ秒パルスでの高速反転が可能
社会実装に向けた将来展望
磁気スピンが補償されることは、言い換えると磁性体間の磁気的な相互作用を抑制することができることを意味しており、メモリセル間に相互干渉のない超高密度磁気記録の可能性を秘める。また、反強磁性体のスピンの動作速度は強磁性体と比較して 3桁以上早く、テラヘルツ領域にあることから、今後の超高速データ通信の主要材料としても期待される。
担当研究者
准教授 白土 優（工学研究科 マテリアル生産科学専攻）
※本学ResOUのホームページ「究みのStoryZ」に、インタビュー記事が掲載されています。是非ご覧ください。
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/story/2018/itolwi/
キーワード
磁性材料／薄膜／磁気デバイス／スピントロニクス