東北大学
学際科学フロンティア研究所

新領域創成研究部

張 超亮Chaoliang Zhang

助教デバイス・テクノロジー

メンター教員
准教授
深見 俊輔(電気通信研究所)
研究分野 スピントロニクス、磁性材料
主な研究テーマ
  • スピン軌道トルクの起源の解明と新規材料系の探索
  • スピン軌道トルク誘起磁化反転機構の解明と新規MTJ素子の開発
  • 高性能低消費電力メモリ・集積回路実現のためのSOT-MTJ素子技術の構築
所属学会 日本応用物理学会
研究概要  

パソコンや携帯電話などの今日の情報通信社会を支える電子機器においては、情報の高速な読み書きができるランダムアクセスメモリ(Random Access Memory: RAM) が内蔵されています。現在用いられているRAMでは情報を電気的に保持しているが、近年のトランジスタの微細化に伴うリーク電流の増大によって、スタンバイ状態においてデータを保持するために消費する電力が著しく増大しており、IoT (Internet of Things) 技術などへと社会実装の範囲を拡大する上での障壁となっています。

最近、不揮発性を有するスピントロニクスデバイスを用いたRAM(MRAM)が、こうした消費電力の問題を解決し、利便性とエネルギー効率に優れた情報通信社会を実現する技術として注目されており、世界中で盛んに研究が行われています。私が研究しているスピントロニクスデバイスは、図のようなTa、W、Ptなどの重金属からなるチャネル上に磁気トンネル接合(Magnetic Tunnel Junction: MTJ)を形成した三端子素子です。この三端子素子では、重金属チャネルに印加した面内電流によって、MTJの記録層中の磁化にスピン軌道トルク(SOT: Spin-orbit Torque) が作用し、磁化が反転します。この書き込み方式を用いた三端子SOT-MTJ素子は、高速・高信頼動作が期待されるため世界中で注目を集めています。そして現在、私が高機能かつ低消費電力な不揮発性メモリ・論理集積回路や脳型演算回路の実現を目指し、SOT-MTJ素子の動作原理の理解の促進、新規材料系の探索、革新的構造・手法の提案と実証などに取り組んでいます。

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