大阪大学、熊本大学、東京都市大学の三者は、半導体pn接合を有するデバイス構造において、これまで低温領域での報告はあったが、世界で初めて室温での「スピン伝導」を観測したと5月27日に共同発表した。
同成果は、阪大大学院 基礎工学研究科の大木健司大学院生、同・上田信之介大学院生、同・浜屋宏平教授、阪大 先導的学際研究機構 スピン学際研究部門の宇佐見喬政講師、熊本大 半導体・デジタル研究教育機構の山本圭介教授、都市大 総合研究所の澤野憲太郎教授らの共同研究チームによるもの。詳細は、米国物理学会が刊行する応用物理学を扱う学術誌「Physical Review Applied」に掲載された。
生成AIの急速な普及により、大規模データセンターの消費電力は大幅な増大が続いている。これを受け、半導体を用いた演算素子やメモリ素子には、さらなる低消費電力化が強く求められている。こうした要求に応えるものとして研究開発が進められているのが、低消費電力演算機能と不揮発メモリ機能を併せ持つ次世代のスピントロニクスデバイスだ。
これまで研究チームは、シリコンよりもキャリア移動度が高いことから再び注目されている半導体ゲルマニウムと、高性能なスピントロニクス磁性材料である「強磁性ホイスラー合金」を直接接合した「低接合抵抗電極構造」を活用し、ゲルマニウム・スピンデバイス構造における高効率な室温スピン伝導の観測に成功してきた。ホイスラー合金は、構成原子が規則正しく配列した合金で、その構成元素や規則性に依存して多様な特性を示す。特に強磁性ホイスラー合金では、完全にスピン偏極した材料が理論的に予想されており、高性能なスピントロニクス材料として注目されている。