Pham Nam Hai Research Group

Pham准教授が東京大学物性研究所で開催された「スピン軌道強結合伝導系におけるサイエンスの新展開」のISSPワークショップで下記の招待講演を行いました。

Pham Nam Hai, Nguyen Huynh Duy Khang, 八尾 健一郎, 白倉 孝典
“超高性能純スピン注入源としての BiSb トポロジカル絶縁体”

Pham准教授と共同研究者の田中雅明教授が中国科学院大学(UCAS)のカブリ理論科学研究所(Kavli ITS)で開催されたThe Kavli ITS Workshop on Diluted Magnetic Semiconductors: Challenges and Opportunitiesにて、鉄系強磁性半導体へテロ構造におけるスピン依存伝導特性に関する一連の研究成果について招待講演を行いました。

(Invited) Pham Nam Hai, Kento Nishijima, Tomohiro Ostuka, Nguyen Thanh Tu, Le Duc Anh, Masaaki Tanaka,  “Spin-dependent transport phenomena in Fe-doped ferromagnetic semiconductor-based spin devices”.

(Invited) Masaaki Tanaka, Le Duc Anh, Nguyen Thanh Tu, and Pham Nam Hai, “New n-type and p-type Fe-doped III-V ferromagnetic semiconductors with high T_C “

私たちの提案である「トポロジカル表面状態を用いるスピン軌道トルク磁気メモリの創製」が科学技術振興機構(JST)の戦略的創造研究推進事業のCREST研究領域「トポロジカル材料科学に基づく革新的機能を有する材料・デバイスの創出」に採択されました。

http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/application/2018/180918/180918crest.pdf

⇒　研究の概要はこちらをご覧ください

名古屋国際会議場で開催される第79回応用物理学会秋季学術講演会でD2のKhang君、M2の西嶋君、八尾君、M1の長南君が下記の発表を行います。

[20a-131-8] Room-temperature field-free formation of stable skyrmions in BiSb/MnGa bi-layers
〇Nguyen Huynh Duy Khang, Fan Tuo, Hai Pham Nam

[21a-131-5] Crystal Growth of BiSb topological insulator on GaAs(001), (111)A and (111)B substrates
〇Kenichiro Yao, Duy Khang Nguyen Huynh, Masataka Ichimura, Nam Hai Pham

[21a-131-7] Fabrication and evaluation of Fe delta-doped (In,Fe)Sb high sensitivity magnetic sensors
〇Kento Nishijima, Masaaki Tanaka, Nam Hai Pham

[21a-131-8] Spin dependent transport characteristics of spin bipolar transistors based on Fe doped ferromagnetic semiconductors
〇Koki Chonan, Yuto Arakawa, Masaaki Tanaka, Pham Nam Hai

博士課程のKhang君がThe 11th Vietnam-Japan Scientific Exchange Meetingで下記の招待講演を行いました。

Nguyen Huynh Duy Khang, Yugo Ueda, Pham Nam Hai. (Invited) Colossal spin Hall effect in a conductive topological insulator Bi0.9Sb0.1 for ultra-low-power spin-orbit-torque switching

中国の上海で開催された国際学会20th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (ICMBE 2018)にM2の八尾君と西嶋君,共同研究者のAnh氏と田中教授（東京大学）が下記の発表を行いました。

• [Fr-C2-3] Kento Nishijima, Masaaki Tanaka, Pham Nam Hai, “Fe delta-doped (In,Fe)Sb ferromagnetic semiconductor thin films for magnetic-field sensors with ultrahigh sensitivity”.
• [Fr-C2-4] Kenichiro Yao, Nguyen Huynh Duy Khang, Pham Nam Hai, “Influence of crystal orientation and surface termination on the growth of BiSb topological insulator thin films on GaAs substrates”.
• [We-C2-1]Le Duc Anh, Pham Nam Hai, and Masaaki Tanaka, “Voltage-Controlled Magneto-conductance in N-type Ferromagnetic Semiconductor (In,Fe)As-based Spin Esaki Diodes”
• [Invited] [Th-C2-1] Masaaki Tanaka, Le Duc Anh, Nguyen Thanh Tu, and Pham Nam Hai. “New n-type and p-type ferromagnetic semiconductors with high T_C“.

Pham准教授はSan Diegoで開催中のSPIE Spintronics XI国際学会に招待講演を行いました。

[Invited] [10732-29] Conductive BiSb topological insulator with colossal spin Hall effect for ultra-low power spin-orbit-torque switching.

○ Pham Nam Hai, Nguyen Huynh Duy Khang, Kenichiro Yao, Yugo Ueda.

Proceeding paperは

Proc. SPIE 10732, 107320U (2018); doi: 10.1117/12.2316612

博士課程のKhang君の研究成果が英国の学術誌Nature materialsに掲載されました。

掲載誌 :	Nature Materials, 17, 808–813 (2018)
論文タイトル :	A conductive topological insulator with large spin Hall effect for ultralow power spin-orbit torque switching
著者 :	Nguyen Huynh Duy Khang, Yugo Ueda, Pham Nam Hai
DOI :	10.1038/s41563-018-0137-y

今回の研究は次世代スピン軌道トルク磁気抵抗メモリの実現に向けた、トポロジカル絶縁体であるBiSbの（012）面方位を用いた世界最高性能の純スピン注入源を開発しました。

スピン軌道トルク磁気抵抗メモリは、スピンホール効果による純スピン流を用いて、高速で書き込みができる次世代の不揮発メモリ技術です。しかし、従来から純スピン流源として使われている白金やタングステンなどの重金属は、スピンホール角が低い（0.1～0.4程度）という問題がありました。本研究では、BiSb（ビスマス／アンチモン）トポロジカル絶縁体薄膜を評価したところ、電気伝導率が金属並みと高い上に、室温でも超巨大なスピンホール角（～52）を示すBiSb（012）面を発見しました。さらに今回、BiSb（012）の薄膜を用いて、従来よりも1桁～2桁少ない電流密度でMnGa（マンガン／ガリウム）垂直磁性膜の磁化反転を実証しました。

このBiSbをスピン軌道トルク磁気抵抗メモリへ応用すると、データの書き込みに必要な電流を1桁、エネルギーを2桁低減でき、さらに記録速度を20倍、記録密度を1桁向上させられます。

本成果は、トポロジカル絶縁体を用いた場合、特性が優れたSOT-MRAMを実現することで、トポロジカル絶縁体の産業応用のきっかけになる可能性があります。

トポロジカル絶縁体を応用した高性能磁気メモリが実現できれば、組み込みメモリ（SRAMやFLASH）やワーキングメモリ（DRAM）の置き換えができることから、電子機器の省エネルギー化というインパクトがあるだけでなく、5～10兆円の新メモリ市場の展開も期待できます。今後は、産業界と連携して、SOT-MRAMの早期実用化を目指します。

プレスリリース：トポロジカル絶縁体で世界最高性能の純スピン注入源を開発。次世代スピン軌道トルク磁気抵抗メモリの実現に期待

Press release: A colossal breakthrough for topological spintronics

電気電子系ニュース：トポロジカル絶縁体で世界最高性能の純スピン注入源を開発

EE Times Japan:  トポロジカル絶縁体で高性能純スピン注入源開発

シンガポール南洋理工大学(NTU)からMaria Wei Yee LEEさんが海外交流学生として研究室に滞在して、研究を開始しました。

アジア太平洋地域物理学会の機関誌AAPPS Bulletinに博士課程のHiep君の研究成果がFeature Articleとして掲載されました。

Duong Dinh Hiep, Masaaki Tanaka, Pham Nam Hai, “Spin-valve Effect in Nanoscale Si-based Devices”, AAPPS Bulletin Vol. 28, No. 3, pp 7-15 (2018)