东京大学
庆应义塾大学
科学技术振兴机构（闯厂罢）
発表のポイント
量子効果により、超高速?超低消费电力なスイッチング动作を可能にする反强磁性体が、次世代不挥発性ロジック?メモリ向けの新しい磁気记録层材料として注目されている。
カイラル反强磁性体惭苍3厂苍と重金属からなる素子において、磁性层を薄くすることで、热によるスイッチング机构を抑え、スピン流が磁気秩序を直接书き换える高効率な量子スイッチングが実现できることを明らかにした。
本成果は、素子形状の最适化により、温度上昇と消费电力を抑えた高速な磁気记録が可能になることを示し、反强磁性体を用いた超高速?低消费电力ロジック?メモリの素子设计に重要な指针を与える。
东京大学大学院理学系研究科の松尾拓海大学院生（研究当時）、肥後友也特任准教授（研究当時）（現：庆应义塾大学 理工学部 准教授）、中辻知教授らを中心とする研究グループは、次世代の超高速?低消費電力ロジック?メモリ向け磁気記録層材料として期待される反強磁性体において、スピン軌道トルク（SOT）による磁気状態の電気的スイッチング機構を、膜厚や放熱性を含む素子構造によって制御できることを明らかにしました。特に、発生した熱を効率よく逃がすことで、ジュール熱に頼らず、反強磁性体が本来もつピコ秒（1兆分の1秒）スケールの高速な磁気ダイナミクスを活かしたスイッチング機構が引き出せることを示しました。
本研究では、カイラル反强磁性体惭苍3厂苍薄膜を用いた素子において、厂翱罢による磁気记録特性が惭苍3厂苍の膜厚によってどのように変化するかを调べました。その结果、膜厚を薄くして発热の影响を抑制することで、磁気スイッチング机构が、発热と冷却过程に支配される「温度アシスト机构」から、スピン流が反强磁性秩序を直接制御する「内因性机构」へと移行することが明らかになりました。内因性机构による书き込みでは、反强磁性体の高速な磁気ダイナミクスを活用できるため、温度アシスト机构よりも短い电流パルスでのメモリ动作や、大幅な省エネルギー化が期待されます。本成果は、反强磁性体の超高速磁気ダイナミクスを活用した新しい不挥発性メモリ技术の実现に向けた重要な基盘となるものです。
本研究成果は、2026年7月13日付で国際科学雑誌『Nature Communications』のオンライン版に掲載されました。
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