理化学研究所,東京大学,科学技術振興機構(JST)

令和2年6月18日

理化学研究所
東京大学
科学技術振興機構(JST)

低電流でのスキルミオン制御に成功

~省エネで情報操作可能な電子デバイス機能を創出~

理化学研究所(理研) 創発物性科学研究センター 電子状態マイクロスコピー研究チームの于 秀珍 チームリーダー、強相関量子構造研究チームの有馬 孝尚 チームリーダー(東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授)、強相関理論研究グループの永長 直人 グループディレクター(東京大学 大学院工学系研究科 教授)、強相関物性研究グループの十倉 好紀 グループディレクター(東京大学 卓越教授/東京大学 国際高等研究所 東京カレッジ)らの共同研究グループは、低電流密度のパルス電流によって、直径約1万分の1ミリサイズの磁気渦「スキルミオン」の生成・消滅・移動を制御することに成功しました。

本研究成果は、省エネで大容量の情報処理ができる電子デバイスの開発につながると期待できます。

スキルミオンは、微小電流で移動を制御できることがこれまでにも提唱されていますが、単一スキルミオンではまだ実証されていませんでした。

今回、本共同研究グループは、小さな「切り欠き」を付けたらせん磁性体、鉄ゲルマニウムのマイクロデバイスを作製しました。このデバイスに、レーストラック・メモリーで使用される電流密度より3桁低い微小電流の超短パルスを流した結果、直径80ナノメートル(1ナノメートルは10億分の1メートル)の単一スキルミオンとスキルミオン格子が生成・消滅・移動することが分かりました。さらに、スキルミオンクラスター(凝集体)の回転運動を初めて直接観察しました。

本研究は、科学雑誌「Science Advances」の掲載に先立ち、オンライン版(2020年6月17日付:日本時間6月18日)に掲載されます。

本研究の一部は、JST 戦略的創造研究推進事業 CREST「ナノスピン構造を用いた電子量子位相制御(研究代表者:永長 直人)」による支援を受けて行われました。

<プレスリリース資料>

<論文タイトル>

“Motion tracking of 80-nm-size skyrmions upon directional current injections”
DOI:10.1126/sciadvaaz9744

<お問い合わせ先>

(英文)“Manipulating tiny skyrmions with small electric currents”

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