光でも電気でも書き込める不揮発性磁気メモリ材料：外部磁場なしで磁化反転が可能に

東北大学は、光で情報を記録できる単結晶コバルト（Co）／白金（Pt）構造において、外部磁場がなくても電流注入で磁化反転させることに成功した。光でも電気でも情報を書き込める不揮発性磁気メモリ材料として期待される。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

面内方向に傾いた磁化を持つ領域の存在が明らかに

　東北大学は2023年7月、光で情報を記録できる単結晶コバルト（Co）／白金（Pt）構造において、外部磁場がなくても電流注入で磁化反転させることに成功したと発表した。光でも電気でも情報を書き込める不揮発性磁気メモリ材料として期待される。

　CoとPtを積層した構造は、光を照射することでCoの磁化が反転する材料として認知されてきた。しかし、無磁場で電気的に磁化反転が可能なことは分かっていなかったという。

　研究グループが今回用いた単結晶Co／Pt構造は、薄膜全体だと磁化容易軸方向が膜面に垂直方向である。ただ局所的ではあるが、面内方向に傾いた磁化を持つ領域の存在が、今回明らかとなった。こうした磁化の傾きと磁化のねじれを誘起する界面ジャロシンスキー守谷相互作用が組み合わさることで、外部磁場がなくても電流注入で磁化反転が可能となった。

左は単結晶Co／Pt磁化反転素子の模式図、右は多結晶および単結晶Coを用いた場合のスピン注入磁化反転結果［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　強磁性体／非磁性体二層構造のみという単純な構造で磁化反転を行えるため、デバイスの設計や作製、加工プロセスを飛躍的に単純化できる可能性があるとみている。特に、光電融合インタフェースに利用する不揮発性磁気メモリの材料として、その応用に期待が高まる。

　今回の研究は、東北大学大学院工学研究科の好田誠教授（量子科学技術研究開発機構量子機能創製研究センターのグループリーダー）、新田淳作名誉教授、柳淀春博士後期課程学生（研究当時）らが、韓国科学技術院（KAIST）とマサチューセッツ工科大学（MIT）の協力を得て行った。