Nature Communications誌の2021 Top 25 Physics Articlesにランクイン

2021年に出版した論文“Magnetic memory driven by topological insulators”, Nature Communications 12, 6251 (2021)がNature Communications誌の2021 Top 25 Physics Articlesにランクインしました。

論文掲載:ナノ秒の超高速超低消費電力磁化反転に成功

BiSbトポロジカル絶縁体の巨大スピンホール効果を生かして、ナノ秒台の超高速超低消費電力磁化反転を実証した研究成果がApplied Physics Letters誌のEditor’s pickとして掲載されました。なお、本成果は東工大-NHK放送技術研究所との共同研究によるものです。

Nguyen Huynh Duy Khang, Takanori Shirokura, Tuo Fan, Mao Takahashi, Naoki Nakatani, Daisuke Kato, Yasuyoshi Miyamoto, and Pham Nam Hai, “Nanosecond ultralow power spin orbit torque magnetization switching driven by BiSb topological insulator”,  Appl. Phys. Lett. 120, 152401 (2022)

図(a)超高速磁化反転を実証するための膜構造。(b)作製した素子の写真。(c)-(f) パルス幅 1~4ナノ秒のパルス電流を掃引した時の磁化反転。(g) 3ナノ秒の正負のパルス電流(1.3×107 A/cm2)をBiSbに連続的に印加した時の磁化反転。(h) 1ナノ秒から1ミリ秒まで、様々なパルス電流を印加した時の磁化反転に必要な閾値電流密度。

プレスリリース:トポロジカル絶縁体による磁性体の超高速磁化反転に成功~超高速スピン軌道トルク磁気抵抗メモリの実用化へ加速~

研究室の新メンバー

西山君と張君がD1に、長田君と南波君がM1に進学しました。また、新B4の加々美 君と有川君、新M1 高林君と山本君が研究室に参加しました。皆さんの活躍を期待します。

研究員のKhangさんの任期満了による帰国

JSPS外国人特別研究員のKhangさんが2年間の任期を終了し、帰国することになりました。Khangさんが研究生、博士課程、博士研究員、JSPS外国人特別研究員の6年間をPham研に在籍し、その間に筆頭と共同著者を含めて15本の論文を発表し、Pham研に多大な貢献をしました。特に2018年に発表したNature Materialsの論文がその後にJST CRESTのプロジェクト採用に繋がりました。本当にご苦労様でした。今後にホーチミン市教育大学の教員としてご活躍を期待します。

令和3年度卒業式

B4の南波君、長田君、M2の佐々木君、トウイク君、張君、西山君が無事に卒業しました。おめでとうございます!

優秀修士論文賞を受賞

M2の佐々木君の修士論文「Interface Engineering in BiSb Topological Insulator / Ferromagnetic Multilayers」が優秀修士論文賞を受賞しました。2022年3月28日の卒業式に表彰されました。また、佐々木君が令和4年3月修士課程修了者の代表に選出されました。おめでとうございます!

2022年度春季応用物理学会発表:NHK放送技術研究所、サムスン日本研究所との共同研究成果等4件

2022年度春季応用物理学会にて、研究員のKhang氏(NHK放送技術研究所との共同研究)、共同研究者の宗田氏、D2の白倉君、M1のTran君(サムスン日本研究所との共同研究)が下記の発表を行いました。

[23a-E205-2] Angle resolved second harmonic technique for precise evaluation of spin orbit torque in strong perpendicular magnetic anisotropy systems
〇Takanori Shirokura、Pham Nam Hai

[23p-E205-2] 二次元多結晶二硫化モリブデン原子層状膜における超低電流強磁性変調
〇宗田 伊理也、白倉 孝典、ファム ナムハイ、角嶋 邦之、筒井 一生、若林 整

[23p-E205-15] BiSb/NiO/Co接合におけるスピンホール角のNiO膜厚依存性
〇TRAN NGOCVINH、高橋 茂樹、平山 義幸、ファム ナムハイ

[24p-E202-11] Nanosecond ultralow power spin orbit torque magnetization switching induced by BiSb topological insulator
〇Nguyen HuynhDuy Khang、Takanori Shirokura、Tuo Fan、Mao Takahashi、Naoki Nakatani、Daisuke Kato、Yasuyoshi Miyamoto、Pham Nam Hai

論文掲載:スパッタリング製膜したトポロジカル絶縁体膜でスピンホール角>10を達成

スパッタリング製膜したトポロジカル絶縁体BiSb膜でスピンホール角>10を達成した研究成果がScientific Reports誌に掲載されました。

Tuo Fan, Nguyen Huynh Duy Khang, Soichiro Nakano, Pham Nam Hai, “Ultrahigh efficient spin orbit torque magnetization switching in fully sputtered topological insulator and ferromagnet multilayers”, Scientific Reports 12, 2998 (2022).

今回の研究では、高配向性BiSbを作製することによって、量産工程でよく使われているスパッタリング法で製膜したトポロジカル絶縁体BiSbでも、高スピンホール角~10.7および高電気伝導率~1.5×105 Ohm-1 m-1を達成し、スピン流源としてよく使われている重金属のWよりも300倍少ない消費電力で磁化反転を実証しました(下記の表の一番右のコラム)。

表:様々な材料のスピンホール角、電気伝導率、スピンホール伝導率、および磁化反転の消費電力(規格化)。

論文掲載:キオクシア株式会社との共同研究成果

キオクシア株式会社との共同研究で、高スピンホール効果と高熱耐久性を両立できるトポロジカルハーフホイスラ合金の一種であるYPtBi合金に関する研究成果がScientific Reports誌に掲載されました。

Takanori Shirokura, Tuo Fan, Nguyen Huynh Duy Khang, Tsuyoshi Kondo & Pham Nam Hai, “Efficient spin current source using a half-Heusler alloy topological semimetal with back end of line compatibility”, Scientific Reports 12, 2426 (2022). 

今回の研究では、トポロジカルハーフホイスラ合金を用いることで、トポロジカル絶縁体と同じ巨大なスピンホール角(最大4.1)を示しながら、600℃にも及ぶ高熱耐久性を実現しました。

図1. (a)V族、VI族に基づいた従来型のトポロジカル絶縁体の結晶構造(左)とそのエネルギーバンド構造(右)。(b)HHA-TSMの結晶構造(左)とそのエネルギーバンド構造(右)。(c)スパッタリング法で製膜したYPtBi膜におけるBi組成比の成膜温度依存性。YPtBi膜と磁性体CoPt膜のヘテロ接合膜での、磁化反転の実験における、(d)パルス電流印加シーケンス、および(e)それに対応する磁化反転の結果。青の点は電流に対して平行に0.5kOeの外部磁場を印加した際の、赤の点は反平行に0.5kOeの外部磁場を印加した際の磁化反転の結果に対応している。

図(a)V-VI族に基づいた従来型のトポロジカル絶縁体の結晶構造(左)とそのエネルギーバンド構造(右)。(b)今回の研究対象のトポロジカルハーフホイスラ合金の結晶構造(左)とそのエネルギーバンド構造(右)。(c)スパッタリング法で製膜したYPtBi膜におけるBi組成比の成膜温度依存性。YPtBi膜と磁性体CoPt膜のヘテロ接合膜での、磁化反転の実験における、(d)パルス電流印加シーケンス、および(e)それに対応する磁化反転の結果。青の点は電流に対して平行に0.5kOeの外部磁場を印加した際の、赤の点は反平行に0.5kOeの外部磁場を印加した際の磁化反転の結果に対応している。

プレスリリース:高スピン流生成効率と高熱耐久性を両立する新材料の開発に成功
~超低消費電力な不揮発性メモリの実用化加速へ~

2022 JOINT MMM-INTERMAG国際学会発表

D3のTuo Fan君(現研究員)が2022 JOINT MMM-INTERMAG国際学会発表に下記の発表を行いました。

2022 JOINT MMM-INTERMAG/SESSIONS/GOH – SPIN DYNAMICS
GOH-10 Low power spin-orbit torque magnetization switching in all-sputtered BiSb topological insulator / perpendicularly magnetized CoPt / MgO multilayers on Si substrate
Fan Tuo, Nguyen Khang, Pham Nam Hai

関連論文はこちらです。

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