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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






科学ニュース+

1 名前: 依頼230@禿げ眼鏡φ ★ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:01:33.28 ID: ???
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)


2 名前: 禿げ眼鏡φ ★ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:01:48.09 ID: ???

【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】
jikiriyouhakumaku0755

jikiriyouhakumaku0756

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


3 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:05:58.72 ID: CDwBM/Va
<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。


4 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:07:55.23 ID: tUeEaTus
どんな応用があるの? 頭の良い人教えて


5 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:09:41.08 ID: qarEKA0n


  _ノ乙(、ン、)_ 頭のイイ人待ちスレ


6 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:11:46.66 ID: PX/gjQsK
で、発電はできるのか?


7 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:13:12.29 ID: qarEKA0n


  _ノ乙(、ン、)_ 全部読んだ結果 → 目がしょぼしょぼした


8 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 13:18:28.44 ID: jigB9Cje
不揮発性大容量RAMが実現可能ってことだよ


9 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:20:40.58 ID: qtEIgh03

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


10 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:23:01.33 ID: V/mEWZ2j
つまり地震あったけど東北大は通常運転てことか








11 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:27:19.22 ID: p0oV25H0
低燃費のメモリーが開発できるってこと?


12 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 13:27:31.12 ID: gb3anc8p
で、放射能は防げるのか?


13 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 13:33:29.76 ID: a3fv6YU1
スレ違は出て行け


14 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:38:55.16 ID: EpxerPUe
>>9
身長57m、体重550トンということだ。


15 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 13:41:39.29 ID: 72kPm+3J
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?


16 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 13:43:40.01 ID: 5D0YM0ud
これで原発汚染水の問題解決したな


17 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 14:00:31.84 ID: S2VIt1me
>>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


18 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 14:01:18.23 ID: 7DUMUMIs
サムスン技術者とって用済みは捨てるんだろ


19 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 14:05:18.34 ID: xzVbrVst
>>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・・・


20 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 14:15:17.52 ID: vSjyUfzY
>>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


21 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 14:20:11.50 ID: qtEIgh03
>>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


22 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 14:23:53.88 ID: jUYjqLkE
>貴金属・希土類元素フリーの、、、
ってほんとならすごいなぁ


23 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 14:30:43.74 ID: v+3aXTSk
>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。


24 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 14:53:59.17 ID: +IkoYc5r
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。


25 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 15:09:04.07 ID: qarEKA0n


  _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


26 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 15:25:52.08 ID: xibLbpri
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。


27 名前: 忍法帖【Lv=3,xxxP】   【東電 79.4 %】 Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 15:29:54.34 ID: 6MnHQ3nK
>>14
巨大が唸るぞ空飛ぶぞ
だっけか


28 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 15:50:58.33 ID: +IkoYc5r
これ俺が発見したような気がする。


29 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 15:58:40.59 ID: X+HS4rzO
>>24
ありがとう


30 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 16:14:56.66 ID: SC/3FAth
また東北大学か


32 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 16:47:18.52 ID: L5wKOnE9
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。


33 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 16:49:27.98 ID: k+6pKXq7
で、それがあれば放射能防げるの。
原発直せるの。


34 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 18:35:21.92 ID: RRYUzLmm
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


35 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/03(日) 19:15:05.95 ID: mEXr0l7G
>>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・`)


36 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/03(日) 20:41:28.32 ID: T4AoYBtc
>>35
今のHDDはすでに垂直磁気記録だよ。


37 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/04(月) 02:00:41.69 ID: NY0AjWxB
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。。。


38 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/04(月) 08:57:07.39 ID: XmrbBUPd
うーむ。東北大か。
地震の被害は受けてないだろうな。


39 名前: 名無しのひみつ Mail: 投稿日: 2011/04/04(月) 09:50:21.34 ID: +GY5BUII
磁気摩擦って何?
磁気抵抗?


40 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/04(月) 13:20:41.24 ID: zb05fT2c
>>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


41 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/04(月) 13:23:51.39 ID: zb05fT2c
>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


42 名前: 名無しのひみつ Mail: sage 投稿日: 2011/04/05(火) 00:21:37.11 ID: f7eT/KP/


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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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