慶大など、426%の磁気キャパシタンス変化率の観測に成功

発表日:2022年05月17日

世界最大426%の磁気キャパシタンス変化率の観測に成功

−超高感度磁気センサー・メモリーとして期待−

慶應義塾大学大学院理工学研究科佐藤健太（修士2年生）、同大学理工学部海住英生准教授らは、物質・材料研究機構介川裕章主幹研究員、ブラウン大学物理学科の■鋼教授（◇）と共同で、世界最大のトンネル磁気キャパシタンス（TMC）効果の観測とそのメカニズム解明に成功しました。TMC効果とは、磁場によりキャパシタンス（電気容量;電気が溜まる量）が変化する現象です。この現象は2つの磁性層の間に薄い絶縁層を挟んだ磁気トンネル接合において観測されます。磁気感度を示すキャパシタンス変化率はこれまで最大で332%でした。今回、「絶縁層の工夫」と「電圧印加」により、世界最大となる426%の変化率を達成しました。さらに、量子力学と統計論を取り入れた誘電体理論によりそのメカニズムを解明しました。この成果は、新たな電気容量検出型の高感度磁気センサー・磁気メモリー誕生への道を切り拓くものです。

※■印の文字の正式表記は添付の関連資料を参照

本研究成果は5月16日（英国時間）に『Scientific Reports』（オンライン、シュプリンガー・ネイチャー・グループ）に掲載されました。

1.本研究のポイント

・絶縁層の工夫と電圧印加により、世界最大トンネル磁気キャパシタンス比の観測に成功。

・量子力学と統計論を取り入れた誘電体理論によりメカニズムを解明。

・超高感度磁気センサーやメモリーに新たな道を拓く。

2.研究背景

電子の持つ「電荷（電気量）」と「スピン（電子の自転に相当するもの）」の2つの性質を利用するスピントロニクスは、次世代のエレクトロニクスとして期待され、近年大きな注目を集めています。中でも、2つの磁性層（磁気を帯びた層）の間に薄い絶縁層を挟んだ磁気トンネル接合は室温で大きなトンネル磁気キャパシタンス（TMC）効果を示すことから、世界中で盛んに研究が進められてきました。TMC 効果とは、磁場によりキャパシタンス（電気容量;電気が溜まる量）が変化する現象です。このキャパシタンスの変化率はTMC比と呼ばれ、これまでの最大値は332%でした（参考文献付記）。

※以下は添付リリースを参照

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■印の文字の正式表記

https://release.nikkei.co.jp/attach/632443/01_202205171713.pdf

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/632443/02_202205171713.pdf