界面の電気的スピン変換技術を用い磁化を制御：次世代MRAMやAI素子に応用

九州工業大学を中心とした研究グループは、チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）薄膜と窒化アルミニウム（AlN）薄膜の接合界面における電気的スピン変換技術を用い、磁化の制御が可能なことを明らかにした。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

SrTiO₃／AlNでNiFeの強磁性共鳴線幅が明確に変化

　九州工業大学や山口大学、米国のPurdue University、シンガポールのNanyang Technological Universityおよび、インドのIndian Institute of Technology Kanpurらによる研究グループは2023年7月、チタン酸ストロンチウム（SrTiO₃）薄膜と窒化アルミニウム（AlN）薄膜の接合界面における電気的スピン変換技術を用い、磁化の制御が可能なことを明らかにした。

　SrTiO₃は、異種材料との接合界面で原子配列が乱れ、界面と平行方向に金属的な振る舞い（電子伝導）を示す。特にSrTiO₃／AlN界面では、SrTiO₃／Al₂O₃界面と比べ、より大きな電子伝導になるという。これら電子は界面電場と垂直方向に運動しており、ラシュバ・エデルシュタイン効果によって「スピン流」の生成が期待できる。

　研究グループは今回、スピントルク強磁性共鳴という手法を用い、スピン流から磁性体（NiFe）の磁化に作用する「スピン軌道トルク」の大きさを測定した。この結果、SrTiO₃／AlNは、NiFeの強磁性共鳴線幅が明確に変化した。その変化量は白金（Pt）と比べても十分に大きいことが分かった。

作製した試料の構造と、スピントルク強磁性共鳴の測定結果 出所：九州工業大学

　研究グループは研究成果について、スピン軌道トルクを利用した次世代磁気ランダムアクセスメモリ（MRAM）や、スピン発振子を利用した人工知能デバイスの開発などへの応用が期待できるとみている。