【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TT0029
利用課題名 / Title
スピン軌道トルクを利用した磁化反転実験
利用した実施機関 / Support Institute
豊田工業大学 / Toyota Tech.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
光学顕微鏡/ Optical microscope,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
福間 康裕
所属名 / Affiliation
九州工業大学 情報工学部物理情報工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
浅田裕法
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
粟野博之
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TT-002：多機能薄膜作製装置
TT-022：磁気光学効果測定装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
イオン注入技術を利用して、高いスピン流生成効率をもつ白金系材料の開発に成功した。本研究では、垂直磁気異方性をもつGdFeCo等の磁性薄膜を白金系材料上に作製し、スピン軌道トルクを利用した磁化制御実験を行った。
実験 / Experimental
初めに、熱酸化膜付きのシリコン基板上に、Pt（5～10 nm）、MgO（10 nm）、Al2O3（10 nm）の多層膜構造をスパッタ法により作製した。次に、多層膜へとNやOやPイオンを注入した。その後、イオンミリングによりMgO/Al2O3層を除去し、GdFeCo系薄膜をスパッタ法により作製した。得られた試料は、ホールバー形状に微細加工を行い、異常ホール効果の検出により磁化反転特性を評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
イオン注入により作製した白金系材料とGdFeCo系薄膜の界面に極薄Pt層を挿入することで、再現性良く垂直磁気異方性をもつGdFeCo系薄膜の作製できることがわかった。また、スピン軌道トルクを利用した磁化反転実験にも成功した。印加する電流パルスの振幅や印加時間を調整することで、人工シナプス動作を実現した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Arun Jacob Mathew, Modulation of nonlinearity and asymmetry in a spin–orbit torque driven artificial synapse, Applied Physics Letters, 126, (2025).
DOI: 10.1063/5.0248325
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Arun Jacob Mathew, Realization of logic operations via spin–orbit torque driven perpendicular magnetization switching in a heavy metal/ferrimagnet bilayer, Journal of Applied Physics, 135, (2024).
DOI: 10.1063/5.0209089
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件