電圧駆動による安定な磁気情報書き込みの新技術を開発

産業技術総合研究所（以下「産総研」） ハイブリッド機能集積研究部門 中山 裕康 主任研究員、野﨑 隆行 研究グループ付、山路 俊樹 主任研究員、野崎 友大 研究グループ長、今村 裕志 研究グループ付、エレクトロニクス・製造領域 湯浅 新治 上級首席研究員は、電圧駆動型MRAM（Magnetoresistive RAM；不揮発性磁気メモリー）の大容量化を可能とする新たな磁気情報書き込み方式として利用できる新技術「電圧誘起スタティック磁化反転法」を開発し、その動作を実験的に観測することに成功しました。

不揮発性メモリーは、電源を切っても情報が保持されるため待機電力がゼロであり、情報機器の省エネルギー化に大きく貢献できると期待されています。中でも、電子のスピン状態を制御するMRAMは、演算チップへの集積化に適しており、情報の読み書きが非常に高速かつ放射線や温度などの環境に対する堅牢（けんろう）性に優れた不揮発性メモリーの方式の1つです。しかし、現行のMRAMでは情報を安定に制御するために大きな電流が必要で、書き込み時の消費電力の増大が課題となっていました。一方、現在開発が進められている電圧駆動型MRAMでは、低消費電力での書き込みが可能なものの、電圧による書き込みには高精密な高速電圧パルスの生成が必要であり、書き込み電圧のわずかな変化によって書き込みエラーが生じるという問題を抱えていました。また、素子の特性のばらつきによって最適な書き込み電圧パルス幅が素子ごとに異なるため、従来の書き込み方法では、電圧駆動型MRAMの安定な動作や大容量化は困難でした。

今回産総研では、非磁性体薄膜を強磁性体（金属磁石）薄膜2層で挟んだサンドイッチ構造を持つ「人工反強磁性体」を用いて、強磁性体薄膜の磁化（N極－S極の向き、これが情報の0と1に対応する）が向きやすい方向を電圧によって制御する技術を開発しました。また、印加する電圧の符号によって双方向に磁気情報を書き込むことができ、書き込み電圧のパルス幅が変化しても安定して書き込みができることも実証しました。この技術は、情報書き込みを低消費電力かつ安定で制御性良く実現できるため、将来の大容量不揮発性磁気メモリーへの応用が期待されます。

なお、この研究成果の詳細は、2026年4月3日（現地時間）に「Nature Materials」に掲載されました。