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弾性操作で駆動するスピンデバイス 新技術説明会

国内特許コード P120007924
整理番号 S2011-0325
掲載日 2012年9月24日
出願番号 特願2011-271235
公開番号 特開2012-169592
登録番号 特許第5975319号
出願日 平成23年12月12日(2011.12.12)
公開日 平成24年9月6日(2012.9.6)
登録日 平成28年7月29日(2016.7.29)
優先権データ
  • 特願2011-016147 (2011.1.28) JP
発明者
  • 美藤 正樹
  • 鶴田 一樹
  • 長野 琢磨
  • 岸根 順一郎
  • 井上 克也
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 弾性操作で駆動するスピンデバイス 新技術説明会
発明の概要 【課題】小型化された超音波ひずみ発振技術を、金属とか半導体に限らず、絶縁体さらに磁性体又は非磁性体といったあらゆる機能性材料に適用して、該機能性材料の物性状態をリアルタイムに制御する。
【解決手段】本発明は、物性状態が制御される機能性材料と、該機能性材料に接触或いは結合して力学的な弾性ひずみを与えるひずみ発振子と、該ひずみ発振子に接続して該ひずみ発振子に固有な共鳴周波数に対して周波数変調或いは振幅変調した信号を印加し、その発振ひずみを制御する信号発信機とを備える。この機能性材料は、スピンの磁気配向状態或いは電気伝導状態を、それに与える力学的な弾性ひずみで操作する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


今日の現代社会は、電子のもつ「電荷」と「スピン」という2つの自由度のうち、「電荷の流れ」つまり「電流」を利用した「半導体を基盤とするエレクトロニクスデバイスや金属材料」によって支えられている。しかし、そこでは常にジュール熱によるエネルギー損失が問題となっており、電流の保存・貯蔵が困難であるとともに、低炭素化社会実現のため不可避な重要な問題を内包している。



特許文献1は、半導体基板上に、強磁性薄膜ではなく、強磁性細線を形成したスピンデバイスを開示する。強磁性細線が一軸の磁気異方性を有するようになるので、強磁性細線から半導体基板へのスピン偏極した電子の注入を実際に行うことができるようになる。しかし、このようなスピンデバイスは、強磁性体薄膜から半導体基板へスピン偏極した電子を注入し、そのスピン状態を利用して記憶あるいは増幅を行うものであるために、電子注入機構が必要となる。



また、人工的に合成される磁性体の多くは絶縁体であり、絶縁性磁性体における電気信号移送が実現されることによって、今後、その省エネ効果ゆえに絶縁体ベースのスピンデバイスの需要が高まっていくことが予想される。しかし、絶縁体の場合、仮に試料表面にスパッタ法などによって直接端子づけができたとしても、導電性がないため電流で駆動するデバイスは作成できない。現在のところ、金属層との相互作用を利用したスピン波移送(非特許文献1)や構造不安定相をターゲットにした電気磁気効果の研究(非特許文献2)はあるが、実用化を睨んだデバイス化を考えた時、大規模予算と大規模設備が必須であり、実用化研究の選択肢が限定されてしまう。

産業上の利用分野


本発明は、金属とか半導体に限らず、絶縁体さらに磁性体又は非磁性体といったあらゆる機能性材料の磁気秩序状態或いは電気伝導状態を、それに与える力学的な弾性ひずみで操作するスピンデバイスに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ひずみ発振子と、
該ひずみ発振子の入出力端に接続した信号発信機と、
前記ひずみ発振子に接触或いは結合して、該ひずみ発振子により発生した機械振動が伝達することにより物性状態が制御される機能性材料と、を備え、
前記信号発信機は、前記ひずみ発振子に固有な共鳴周波数に対して周波数変調或いは振幅変調した信号を印加して発振ひずみを制御し、
前記機能性材料のスピンの磁気配向状態或いは電気伝導状態を、それに与える力学的な弾性ひずみで操作することから成る弾性操作で駆動するスピンデバイス。

【請求項2】
前記振幅変調により、ひずみ発振子の共鳴周波数の電圧値を変化させた信号を発生する請求項1に記載のスピンデバイス。

【請求項3】
前記周波数変調により、ひずみ発振子の共鳴周波数の信号を、該周波数よりも低い低周波信号によって変調した信号を発生する請求項1に記載のスピンデバイス。

【請求項4】
前記機能性材料は磁性体であり、この磁性体に力学的弾性ひずみを与えることで弾性特性に影響を与え、スピンの磁気配向度合を操作することにより、磁気秩序状態を制御する請求項1に記載のスピンデバイス。

【請求項5】
平板状の前記ひずみ発振子の上には、平板状磁性体を配置し、平板状磁性体の上方には、間隔を開けて永久磁石を配置し、かつ、この永久磁石は、ダンパーを介して振動板に結合して、前記平板状磁性体の磁化を操作することにより音声を発生させる警告用ホーン或いはブザーとして構成した請求項4に記載のスピンデバイス。

【請求項6】
板状のひずみ発振子の上には、平板状強磁性体を配置し、かつ該平板状磁性体の上方には、間隔を開けて平板状超伝導体を配置して、超伝導体の磁気浮上現象を利用した平面スピーカーを構成した請求項4に記載のスピンデバイス。

【請求項7】
前記機能性材料は金属線材であり、該金属線材に力学的弾性ひずみを与えることでその電気伝導状態を制御する請求項1に記載のスピンデバイス。

【請求項8】
前記機能性材料は超伝導体であり、該超伝導体に力学的弾性ひずみを与えることで超伝導状態を制御する請求項1に記載のスピンデバイス。

【請求項9】
前記機能性材料は、双安定性を有し、かつ構造変化によって結晶が変色する物質であり、該物質に力学的弾性ひずみを与えることで結晶の変色を操作する二次元平面状ディスプレイとして構成した請求項1に記載のスピンデバイス。

【請求項10】
前記機能性材料は、双安定性を有し、かつ構造変化によって結晶が変色する物質であり、該物質に力学的弾性ひずみを与えることで透明と半透明を切り替えるブラインドとして構成した請求項1に記載のスピンデバイス。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011271235thum.jpg
出願権利状態 登録
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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