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KIST、光で作動する超高速スピンメモリの原理を究明

従来よりも数千倍速い超高速スピンメモリ素子への応用に期待


韓国の研究チームが光で作動する従来よりも数千倍速いスピンメモリの開発可能性を提示した。スピンメモリは半導体のパラダイムを変える次世代半導体として脚光を浴びている。

KIST(韓国科学技術研究院、イ・ビョングォン院長)はスピン融合研究団のチェ・ギョンミン博士が偏光した光の角運動量(回転運動する物体の運動量)の方向によって金属磁性体の磁化の方向が動く現象を発見し、物理的原理を究明したと4月19日に発表した。この他にもチェ博士チームは光を通じて磁性体の磁化の方向をピコ秒(ps、1兆分の1秒)水準の超高速で調節できることを実験を通じて確認した。

光の角運動量と磁性体の磁化の相互作用は1845年に英国の科学者ファラデー(Michael Faraday)が発見した。光が磁性体を通過すると角運動量が変わることを発見し、この現象はファラデー効果と命名された。ファラデー効果は磁化の方向を光で知ることのできる方法を提示し磁気光学の基礎であり現代電磁波技術の幕を開いたと言える。

チェ・ギョンミン博士チームは磁化の方向を光で読むファラデー効果の反対の概念である逆ファラデー効果で光の角運動量の方向によって金属磁性体の磁化の方向が反対に動くことを初めて解明した。こうした光と磁性体の間の相互作用はスピンメモリの新たな動作原理を提示するもの。

既存のスピンメモリの作動のための磁化方向調節には磁場または電流の供給が必要で、速度はナノ秒(ns、10億分の1秒)水準だった。これに対し研究チームが究明したスピンメモリの作動原理は光を使用するためはるかに速くピコ秒水準の速度での調節が可能。

チェ・ギョンミン博士は「磁場や電流ではなく新たな方法によるスピンメモリ作動に関する研究が必要な時期に来ている。本研究の結果が提示する光と磁性体の相互作用は超高速スピンメモリに応用できると思う」と話している。

本研究は米国イリノイ州立大学のAndre Schleife教授、David Cahill教授研究チームと3年間にわたり共同で進められた。研究結果は『Nature Communications』電子版に4月18日付で掲載された。






[2017-04-21]

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