磁気センサーの“異端児”がウェアラブルを変える：スピン制御で超高感度を実現（1/5 ページ）

超高感度磁気センサーの開発を手掛けるマグネデザインが、まったく新しい原理を採用した磁気センサー「GSR（GHz-Spin-Rotation）センサー」を開発した。現在最も普及している半導体センサーに比べて50倍の感度を実現している。

[村尾麻悠子，EE Times Japan]

磁気センサーは“第3世代”に

マグネデザインの本蔵義信氏

　磁気センサーは、方位を測定するセンサーとして、今やほとんどのスマートフォン／タブレット端末に搭載されている。愛知製鋼の元専務で、現在はマグネデザインの社長を務める本蔵義信氏は、「磁気センサーは第3世代に入っている」と話す。「第1世代は、コイルを巻いた古典的なもの。第2世代は、半導体薄膜を利用したもので、磁性材料に磁気が印加されると、電圧が発生したり抵抗が変化したりする性質を応用したもの。ホールセンサーやMR（磁気抵抗）センサーがこれにあたり、現在の磁気センサー市場の主流となっている。そして第3世代の磁気センサーは、電子スピン（以下、スピン）を制御して、磁気をセンシングするものだ。今まさに、こうした第3世代の磁気センサーの開発競争が始まりつつある」（同氏）。

　第3世代の磁気センサーとしては、GMR（巨大磁気抵抗）センサーやTMR（トンネル磁気抵抗）センサー、MI（磁気インピーダンス）センサーなどがある。

　そして、ここに加わるのが、マグネデザインと名古屋大学、豊田工業大学が共同開発した、まったく新しい原理を採用した「GSR（GHz-Spin-Rotation）センサー」だ。

　GSRセンサーは、電圧検出用のコイルを巻いた直径10μmのアモルファスワイヤ^＊）を使う。磁気を検出する仕組みはこうだ。

• アモルファスワイヤの表面には、円周方向を向いたスピンが並んでいて、外部磁界が加わると、外部磁界がかけられた方向にスピンの向きが傾く
• アモルファスワイヤに1GHzのパルス電流を通電すると、表面から0.1μm程の範囲において、スピンの向きが円周方向に戻ろうとして回転する
• それに伴って磁化が変化し、誘導電圧が発生するので、それをコイルでピックアップし、電圧値から磁気に換算する

　「GHz」のパルス電流で「Spin（スピン）」を「Rotate（回転）」させるので、「GSRセンサー」と名付けられた。

＊）鉄やコバルトから成る合金ワイヤで、特殊な製法により、結晶構造を持たないアモルファス状態を持つもの。

「GSRセンサー」の原理。1GHzという極めて急峻なパルス電流（立ち上がり時間が0.5ナノ秒、通電時間が10ナノ秒）を流すことで、外部磁界の方向に傾いていたスピンの向きが円周方向に回転し、それによって発生した誘導電圧をコイルでピックアップする 出典：マグネデザイン