東北大学、大きな垂直磁気異方性と低い磁気摩擦を併せ持つ薄膜材料を発見

東北大学、大きな垂直磁気異方性と低い磁気摩擦を併せ持つ薄膜材料を発見
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=277113&lindID=4

磁性合金中の電子スピンの超高速運動の観測
−ギガビット級磁気抵抗ランダムアクセスメモリの材料開発に貢献−

【成果内容のポイントと概要】
●貴金属・希土類元素フリーの高磁気異方性薄膜材料の開発
●スピンの超高速実時間観測により低磁気摩擦特性を発見
●ギガビット級磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）の材料開発を前進

東北大学原子分子材料科学高等研究機構の水上成美助教、宮崎照宣教授らは、
同工学研究科の佐久間昭正教授、ならびに安藤康夫教授らとの共同研究により、
大きな垂直磁気異方性と低い磁気摩擦を併せ持つ薄膜材料を発見しました。
これは、ギガビット級磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）の材料開発を大きく前進させる成果です。

不揮発性メモリとして注目されているＭＲＡＭでは、記憶素子としてトンネル磁気抵抗素子を用います。
ギガビット級ＭＲＡＭでは、素子サイズが数十ナノメートルと小さくなり、
熱によるスピンの揺らぎが大きくなるため、高磁気異方性を示す垂直磁化膜が用いられます。
しかしながら高磁気異方性を有する垂直磁化膜では、スピンが高速反転する際に働く磁気摩擦が大きくなる傾向があり、
情報の書き込み（スピンの反転）に必要な電気量が大きくなるため、
高磁気異方性と低磁気摩擦を併せもつ磁性材料の探索およびその物理的機構の解明が望まれています。

本研究では、単体では磁石にならない元素であるマンガンとガリウムを組み合わせた高磁気異方性マンガンガリウム合金の薄膜に着目しました。
超短パルスレーザーを用いて最大約２８０ギガヘルツのスピンの振動の実時間観測に成功し、低磁気摩擦特性を示すことを発見しました。
この結果は理論計算によっても支持され、高磁気異方性と低磁気摩擦の両立が可能であることを実験と理論の両面から実証すると同時に、
希土類・貴金属フリーであるマンガンガリウム合金がギガビット級ＭＲＡＭのためのグリーンマテリアルになる可能性を示しています。

本研究はゲッチンゲン大学と共同で実施され、3月18日に米国物理学会Physical Review Letters（フィジカルレビューレターズ）に掲載されました。
(>>2に続く)

【研究背景】
昨今、情報端末の爆発的な普及に伴い、電子デバイスの省エネルギー化が強く求められており、半導体メモリー（ＤＲＡＭ）の不揮発化も重要な課題の一つです。
トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）（注１）を記憶素子とした磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）（注２）は、
不揮発・高速・無限に近い書き換え回数など、高い潜在的性能を秘めており、これまで多くの研究機関や企業によって研究開発が進められています。
昨年には、１６メガビットのＭＲＡＭがサンプル出荷されていますが、ＤＲＡＭの代替のためにはギガビット級ＭＲＡＭの開発が急務です。

【ギガビット級ＭＲＡＭの開発の経緯】
　ギガビット級ＭＲＡＭでは、ＴＭＲ素子の大きさが数十ｎｍ以下になります。
サイズが小さくなると、情報の記憶を担う磁化の方向が熱によって揺らぐため、情報が保持できなくなります［図1（a）］。
大きな垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜（注3）をＴＭＲ素子に用いることで、この熱揺らぎの問題が解消できることが、最近の産学官共同研究で分かっています。
メモリの書き込みには、ＴＭＲ素子に電流を流すことで磁化の方向を反転させるスピン注入磁化反転という技術が用いられ、
昨年にはこれらギガビット級ＭＲＡＭの要素技術を用いて、64メガビットのＭＲＡＭチップの試作が東芝のグループから報告されています。
また、ギガビット級ＭＲＡＭ実現のためには、よりすぐれた垂直磁化膜材料の開発が一つの課題として挙げられます。
書き込みの際に必要な電流は、磁性材料に固有の磁気摩擦係数（注4）に比例して大きくなります［図1（b）］。
したがって、低消費電力のギガビット級ＭＲＡＭを開発するためには、垂直磁気異方性定数が大きく、かつ磁気摩擦係数の小さな垂直磁化膜材料が必要となります［図1（c）］。

【研究の内容】
本研究では、単体では磁石にならないマンガン及びガリウム元素を組み合わせた高磁気異方性マンガンガリウム合金に着目しました（図2）。
この材料は、高磁気異方性材料系に多く含まれる貴金属や希土類元素などの元素を全く含まないにも関わらず、比較的大きな磁気異方性を示すことがこれまでの研究からわかっています。
本研究グループでは、超高真空スパッタ法によって良質のマンガンガリウム合金薄膜を作製し、
全光学的時間分解磁気光学カー効果（注5）によって最大約280ギガヘルツの電子スピンの振動の実時間観測に成功し、この材料が低磁気摩擦を示すことを見出しました（図3）。
この結果は理論計算によっても支持され、高磁気異方性と低磁気摩擦の両立が可能であることを実証する成果です。

【今後の展開】
ギガビット級ＭＲＡＭに必要とされる高磁気異方性と低磁気摩擦を両立する材料の報告例はこれまでなく、
希土類・貴金属フリーであるマンガンガリウム合金はギガビット級ＭＲＡＭ開発のカギとなるグリーンマテリアルになる可能性を有しています（図3）。
今後は、マンガンガリウム合金を用いたＴＭＲ素子の作製と特性評価を行い、ギガビット級ＭＲＡＭへの応用を検討します。
また、今回の結果をもとに、高磁気異方性と低磁気摩擦を併せ持つより優れた他の垂直磁化膜材料の開発が期待されます。

【参考図】
http://j.mycom.jp/news/2011/03/31/114/images/011l.jpg
http://j.mycom.jp/news/2011/03/31/114/images/012l.jpg
http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0277113_01.pdf

<丶｀∀´> 水上成美助教と宮崎照宣教授をサムスンにヘッドハンテングするニダ
　　　　　ギガビット級磁気抵抗ランダムアクセスメモリは韓国の起源ニダ。

どんな応用があるの？　頭の良い人教えて

　　＿ﾉ乙(､ﾝ､)＿　頭のｲｲ人待ちスレ

で、発電はできるのか？

　　＿ﾉ乙(､ﾝ､)＿　全部読んだ結果　→　目がしょぼしょぼした

不揮発性大容量RAMが実現可能ってことだよ

日本語で書いてあるのは分かる　問題は内容だ　読んで無いから分からん

俺は無駄な努力はしない主義だ　読んでも理解できなのは文章の密度で分かる

こんな、馬鹿な俺に優しく教えてくれ　どゆこと

つまり地震あったけど東北大は通常運転てことか

低燃費のメモリーが開発できるってこと？

で、放射能は防げるのか？

スレ違は出て行け

>>9
身長57ｍ、体重550トンということだ。

位置決定方法はどうするんだ？
HDDのような回転式じゃないのか？

これで原発汚染水の問題解決したな

>>3
半導体分野の学者は９０年代にサムスンがやった醜いやり方をみんな嫌ってるよ
スパイやった人間はそこでキャリアを棒を振ってしまったから
一番引き抜きやすそうなのは○芝のエンジニアだな

サムスン技術者とって用済みは捨てるんだろ

>>18
主犯としてＮＨＫでも紹介されてた東芝の半導体事業部長(当時)は
流石にTSMCに再就職したんだっけな。よくものうのうとＴＶに出たもんだ・・・

>>3　ここは
二人は実は韓国人ニダ。これでノーベル賞も確実ニダ。だろ

>>14

今、アメリカでバット振ってないか？
もう暫くしたら福島第一に行くらしいが

>貴金属・希土類元素フリーの、、、
ってほんとならすごいなぁ

>1 ゲッチンゲン大学と共同で実施され、3月18日に米国物理学会Physical Review Letters（フィジカルレビューレターズ）に掲載

継続研究はできるのかどうか、東北大工学部の被災はどうなのだろう。

磁気で記憶しているHDDとかは、HDD内の円盤の上にある磁石の方向がどっちを向いてるのかで
データを記憶している。
磁石の向きを横方向でデータを記憶する物質は場所を取るが、昔はこれしかなかった。
垂直磁気異方性は、磁石が上下でデータを記憶する物質で、場所を取らないので詰めて置いて
容量を大きくできる。
高磁気異方性は、その磁石の一個一個が強力で、読み取りやすい。
低磁気摩擦は、データを書き込んだりするときに磁石の方向を変えないといけないが、それが摩擦が少なくてラクってこと。

鉄とかもともと磁石になるものの研究は歴史がありまくり、色々発見されたけど、
マンガンとかのもともと磁石じゃないものを混ぜあわせて、磁石の性質を尖らせたり、
矛盾しそうな性質をうまく両立させたりしているのがこの研究。

HDDがテラとかいったのはこんな研究のおかげなのですよ。でもそろそろ頭打ちだけど。

　　＿ﾉ乙(､ﾝ､)＿　>>24 わかり易い！（>>1のｲﾗｽﾄと合わせて、なんとなく理解できたような気がしたｗ

言葉の意味はよく解らないが、なんだかすごい研究だな。
俺の卒業した大学とは思えない。

>>14
巨大が唸るぞ空飛ぶぞ
だっけか

これ俺が発見したような気がする。

>>24
ありがとう

また東北大学か

電通、ＴＢＳ、ウジテレビ、に巣食う、朝鮮族変態社員どもの、

呵呵大笑が聞こえる。

オカマタレント軍団の馬鹿騒ぎと、韓流ブームの大氾濫で、
日本の文化を破壊しつくして、大災害で衰弱した
日本の息の根を止めてやるニダ。
朝鮮民族の悲願である、茶道、華道、侘び寂び、柔道、剣道、武士道、皇室、
日本の文化を全て朝鮮由来の文化にすることができるぜ。
日本の男は全員玉抜きして、女は性奴隷だ。
ザマアミロ無防備民族めが。

ヒヒヒヒヒヒヒヒヒヒヒヒ。

実用になればSRAMとDRAM、フラッシュメモリーやら各種ROMが過去の遺物になる。
アクセススピードもSRAM以上に。でも実用化されてないんだよね。こんどはどうだか。
期待し過ぎるとがっかりするからあんまり期待しない。

で、それがあれば放射能防げるの。
原発直せるの。

やはりこういった分野は日本じゃ東北大がダントツだな

>>24
説明上手いね。

これが実用化されればwindows機やHDDレコーダなんかも
電源ONで瞬時に起動できますな・・・(´・ω・`)

>>35
今のHDDはすでに垂直磁気記録だよ。

いやぁそれでもまだMRAMの消費電力はでかいからものになり辛いと思う。。。

うーむ。東北大か。
地震の被害は受けてないだろうな。

磁気摩擦って何？
磁気抵抗？

>>39
磁気摩擦：damping constant characterizing macroscopic spin relaxation

磁気抵抗効果：magnetoresistance

磁気抵抗：magnetic resistance

三つとも全然別の話

>1
論文

"Long-Lived Ultrafast Spin Precession in Manganese Alloys Films
with a Large Perpendicular Magnetic Anisotropy"
S. Mizukami, F. Wu, A. Sakuma, J. Walowski, D. Watanabe, T. Kubota,
X. Zhang, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, and T. Miyazaki
ttp://prl.aps.org/abstract/PRL/v106/i11/e117201

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東電のカネに汚染した東大に騙されるな！　　　by Univ-Prof.Dr. Teruaki Georges Sumioka



水俣病のときも、東大の学者を利用して世論操作を行い、被害を拡大させてしまっている。

一方、長崎大学は、その買収的な本性に気づき、東京電力の寄付口座受け入れを取りやめ、

すでに大学側に振り込まれていたカネ全額　を東京電力に突き返した。

1956年に水俣病が発見された際、東大教授たちに病研究懇談会、通称「田宮委員会」を作らせ、

『腐った魚を喰ったせいだ』 等という説をでっちあげ、当時のマスコミも、東大教授たちの権威を悪用した 世論操作に乗せられて、被害を拡大してしまった。
　　　

http://tweetmeme.com/story/4484414393/insight-now


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