磁石のNSの向きを世界最小の電流密度で反転させることに成功～強磁性半導体単層薄膜における超高効率スピン軌道トルク磁化反転～：電気系工学専攻　Miao Jiang 特任研究員、浅原 弘勝 博士課程、佐藤 彰一 特任研究員、総合研究機構　大矢 忍 准教授、電気系工学専攻　田中 雅明 教授ら

東京大学大学院工学系研究科のJiang Miao (姜淼) 特任研究員、大矢忍 准教授、田中雅明 教授のグループは、強磁性半導体GaMnAsの単一薄膜を用いて、電流を流すことにより生じる「スピン軌道トルク」という力を利用して、世界最小の電流密度4.6×104 A /cm2で磁化反転に成功しました。
現在、強磁性体の電子のスピン自由度を用いて新たな省エネルギーデバイスを実現する試みが盛んに行われています。「スピン軌道トルク」を利用した磁化反転方式は、これらのデバイスにおける次世代のデータの書き込み方式として有望視されています。
しかし、従来の研究では、107 A/cm2程度の大きな電流密度が磁化反転に必要であり、それが問題となっていました。スピン軌道トルクには、磁化の向きに対して、働く方向の異なる２種類の力が存在していることが知られています。そのうちの片方の成分が磁化反転を阻害する方向に働きます。今回、研究グループは、GaMnAsの薄膜内においてMn濃度の不均一さに起因して電流が不均一に流れており、GaMnAsの膜厚を変えることにより電流により生じる磁場の空間分布が変化することに着目しました。GaMnAs薄膜結晶の面内[110]方向に電流を流し、さらに膜厚を最適化することにより、電流で生じる磁場によって磁化反転を阻害するトルク成分を抑制し、極微小電流密度での磁化反転に成功しました。
本研究の成果により、低電力での磁化反転が可能な新たな強磁性材料開拓や素子構造探索が加速することが期待されます。

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日本経済新聞：https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP600738_W0A121C2000000/

OPTRONICS ONLINE : http://www.optronics-media.com/news/20201202/70445/