/

原子力機構・東大・京産大、原子レベルでの強磁性発現メカニズムを明らかにすることに成功

発表日:2020年12月04日

半導体が磁石にもなるとき何が起こるのか?

-エレクトロニクスから次世代スピントロニクス社会実現への一歩-

【発表のポイント】

○エレクトロニクスとスピンを融合したスピントロニクス技術で鍵を握る「強磁性半導体」について、これまで不明であった半導体が強磁性体になるメカニズムを原子レベルで明らかにしました。現状ではまだ低温下でのみ発現する強磁性半導体の強磁性状態を、情報機器の動作環境である室温で達成できるようになれば、次世代情報化社会に飛躍的発展をもたらすことが期待されます。

○このメカニズム解明は、原子力機構、東京大学、京都産業大学等の研究グループが、放射光を利用することにより、従来の実験手法では分離が難しい複数の磁性成分の分離に成功し、強磁性半導体の代表的な物質が温度の降下とともに強磁性状態に変わっていく様子を直接観察したことによります。

○本成果は、従来の強磁性半導体の性能向上及び新規強磁性半導体の物質設計の指針となり、次世代スピントロニクス技術の実現に大きく貢献するものと期待されます。

※参考画像は添付の関連資料を参照

【概要】

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(理事長 児玉敏雄、以下「原子力機構」という。)物質科学研究センターの竹田幸治研究主幹、東京大学大学院工学系研究科の大矢忍准教授、Pham Nam Hai 准教授(現:東京工業大学工学院)、小林正起准教授、田中雅明教授、東京大学大学院理学系研究科の藤森淳教授(現:名誉教授)らの研究グループは、東京工業大学、京都産業大学との共同研究で、強磁性半導体が常磁性状態から強磁性状態に変化していく過程を詳細に観察することで、原子レベルでの強磁性発現メカニズムを明らかにすることに成功しました。

次世代情報化社会に欠くことができないスピントロニクス技術の材料として、強磁性半導体が注目されています。スピントロニクスとは、エレクトロニクス材料にさらに磁石の性質(スピン)を付け加えることで、扱える情報量を飛躍的に増大する次世代技術であり、世界中でしのぎを削ってその研究開発が進められています。強磁性半導体の最大の課題は、低温でのみ強磁性が発現することであり、発現温度の高温化のためには強磁性発現のメカニズムについての正確な理解が切望されています。

本研究では、大型放射光施設 SPring-8の原子力機構専用ビームライン BL23SUを利用して、強磁性半導体の代表的な物質のひとつである(Ga,Mn)As中のMn原子の磁性情報だけを抜き出し、温度の降下とともにMn原子が常磁性状態から強磁性状態に変化していく過程を詳細に観察することで、原子レベルでの強磁性発現メカニズムを明らかにすることに成功しました。

本研究で明らかにされた原子レベルでの強磁性発現メカニズムについての知見は強磁性半導体の性能向上への鍵となります。これは新規強磁性半導体の物質設計へのベースとなる研究結果であり、既に極低温では実証されているスピントランジスタなどをはじめとした次世代スピントロニクスデバイスの室温動作実現に向けた指針を与えるものです。

本研究成果は、米国応用物理学会誌「Journal of Applied Physics」のオンライン版に12月4日(日本時間)に掲載され、掲載号の表紙に選ばれるとともにFeatured Articleとして解説記事と併せて公開されます。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

参考画像

https://release.nikkei.co.jp/attach/601189/01_202012031718.JPG

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/601189/02_202012031718.pdf

すべての記事が読み放題
有料会員が初回1カ月無料

産業で絞り込む
  • すべて
  • 情報・通信
  • メディア
  • 電機
  • 金融・保険
  • 自動車
  • 輸送・レジャー
  • 食品
  • 流通・外食
  • 日用品
  • 医薬・医療
  • 建設・不動産
  • 機械
  • 素材・エネルギー
  • 商社・サービス
  • すべて
  • 情報・通信
  • メディア
  • 電機
  • 金融・保険
  • 自動車
  • 輸送・レジャー
  • 食品
  • 流通・外食
  • 日用品
  • 医薬・医療
  • 建設・不動産
  • 機械
  • 素材・エネルギー
  • 商社・サービス

セレクション

新着

注目

ビジネス

ライフスタイル

新着

注目

ビジネス

ライフスタイル

新着

注目

ビジネス

ライフスタイル

フォローする
有料会員の方のみご利用になれます。気になる連載・コラム・キーワードをフォローすると、「Myニュース」でまとめよみができます。
新規会員登録ログイン
記事を保存する
有料会員の方のみご利用になれます。保存した記事はスマホやタブレットでもご覧いただけます。
新規会員登録ログイン
Think! の投稿を読む
記事と併せて、エキスパート(専門家)のひとこと解説や分析を読むことができます。会員の方のみご利用になれます。
新規会員登録 (無料)ログイン
図表を保存する
有料会員の方のみご利用になれます。保存した図表はスマホやタブレットでもご覧いただけます。
新規会員登録ログイン