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SKYRMION DRIVE METHOD AND MICRO ELEMENT UPDATE_EN meetings

Patent code P190016282
File No. 08092
Posted date Aug 21, 2019
Application number P2012-232324
Publication number P2014-086470A
Patent number P6116043
Date of filing Oct 19, 2012
Date of publication of application May 12, 2014
Date of registration Mar 31, 2017
Inventor
  • (In Japanese)于 秀珍
  • (In Japanese)十倉 好紀
  • (In Japanese)金澤 直也
  • (In Japanese)小野瀬 佳文
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人理化学研究所
Title SKYRMION DRIVE METHOD AND MICRO ELEMENT UPDATE_EN meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To drive a skyrmion of a micro element for skyrmion drive with low power consumption.
SOLUTION: A current is applied to a two-dimensional material 10, in which a skyrmion is induced by applying a magnetic field, having the thickness equal to or less than 100 nm and formed from FeGe which is a spiral magnetic body, thereby driving the skyrmion. When a current is caused to flow in a skyrmion-induced material, an effective magnetic field is added from the skyrmion to a passing conduction electron, a novel electromagnetic phenomenon such as a topological Hall effect appears, a spinning direction of the conduction electron is changed, and in accordance with the change in the spinning direction of the conduction electron, spinning of the skyrmion is also changed. Therefore, the skyrmion is rotated or moved in a current direction (spin transfer torque effects) and the skyrmion in the material can be driven.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

磁性体の磁化方向(電子スピンの向き)をデジタル情報として利用する磁気素子は、不揮発性・耐放射線などの特徴をもつエレクトロニクスデバイスとして注目されており、その磁気情報を電気的に操作する試みが近年盛んに行われている。

従来使われている磁気抵抗メモリ(MRAM)等の磁気メモリ素子では、強磁性材料に電流を流して磁壁を移動させることにより、磁化反転が可能になり情報を書き込むことができる。しかし、磁壁を移動させるには、最低でも1平方センチメートル(cm2)あたり約10万アンペア(A)という大電流密度が必要であった(例えば、特許文献1~3および非特許文献1~5参照)。このため、素子中に大量のジュール熱が生じ、消費電力が大きい。このため、より低い電流密度で磁気情報担体を操作する方法が望まれている。

一方、最近一部の特殊な金属の中で、電子のスピンが「スキルミオン」と呼ばれる渦巻き構造をつくることが発見されている。図8は、スキルミオンの電子スピンの配列を模式的に示す図であり、図中の各矢印は電子スピンの方向を示している。スキルミオンは、らせん型のスピン配列をとるらせん磁性体に、所定の温度条件下で磁場を印加することにより、蜂の巣状の格子(スキルミオン結晶)を組むように形成される。スキルミオン101の半径は数ナノ~数十ナノメートルと非常に小さく、安定した粒子としての性質を持つことから、将来的に演算素子、磁気記憶素子としての利用が期待されている。

また、スキルミオンを磁気記憶素子として用いることを想定した場合、スキルミオンは結晶中の欠陥などに捕捉されにくい性質があるために、従来の磁気記憶素子において磁壁を駆動する場合に比べて、遥かに低い電流密度で駆動できるという利点があることも予測される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、スキルミオン駆動方法およびスキルミオン駆動用マイクロ素子に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
少なくとも部分的に二次元材料として形成され、前記二次元材料と略直交する方向に磁場を印加し、1又は複数のスキルミオンが誘起された前記二次元材料に、平行に電流を流すことにより、前記1又は複数のスキルミオンを移動させるスキルミオン駆動方法。

【請求項2】
 
前記スキルミオンが誘起された材料の前記二次元材料として形成された部分の厚さは、100nm以下であることを特徴とする請求項1に記載のスキルミオン駆動方法。

【請求項3】
 
前記二次元材料の温度の上昇に従い減少する温度依存性を有する臨界電流以上の電流を前記二次元材料に流す
請求項1又は2に記載のスキルミオン駆動方法。

【請求項4】
 
前記スキルミオンが誘起された材料は、FeGeであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のスキルミオン駆動方法。

【請求項5】
 
少なくとも部分的に二次元材料として形成される材料と、
前記二次元材料として形成された部分に、該二次元材料の二次元平面と平行な方向に電流を印加するように、前記材料に接続された複数の電極と
前記二次元材料と略直交する方向に磁場を印加して、1又は複数のスキルミオンを誘起する磁場発生部と、
を備るスキルミオン駆動用マイクロ素子。

【請求項6】
 
前記材料の前記二次元材料として形成された部分の厚さは、100nm以下であることを特徴とする請求項5に記載のマイクロ素子。

【請求項7】
 
前記材料は、FeGeであることを特徴とする請求項5又は6に記載のマイクロ素子。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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State of application right Registered
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