日立と東北大、スピントロニクスデバイスシミュレーション技術を開発

  [2009/07/24]

日立製作所と東北大学金属材料研究所は共同で、固体中の電子が持つ磁気的な性質「スピン」を制御する、スピントロニクスデバイスのシミュレーション技術を開発したことを発表した。

今回開発した技術は、電子の波としての性質を記述する量子力学的な手法により、磁性多層膜に電流を流した状態での微視的な電子のレベルにおける「スピン」の流れ(スピン流)と、電子単位のスピントルク(電流によって磁化を反転させる回転力)を計算し、結果を磁化の動的シミュレーションに組み入れることにより、磁化を反転させる電流を予測し計算するというもの。

また、この計算によって求めた電子単位のスピントルクを、磁化の動的シミュレーションに組み入れることにより、微視的な電子のレベルから巨視的な磁化のレベルに拡張するシミュレーション技術を開発。これにより、磁化が反転する電流を予測することが可能となった。

同技術を用いて、強磁性体/非磁性体/強磁性体の磁性多層膜かつ、2つの強磁性膜の磁化が互いに逆向きをなす「積層フェリ構造膜」ついてシミュレーションを行った結果、実験で得られた磁化を反転させる電流と定量的に一致することが判明したという。さらに、"積層フェリ構造膜"は、駆動電流を低減させる効果があることがシミュレーションによって再現され、低消費電力のスピントロニクスデバイスとして有効な構造であることが示された。

両者では、同結果を踏まえ、同技術は、磁性多層膜を利用したスピントロニクスデバイスの現象解明や設計に道を拓くものと期待を寄せている。

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