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2016年8月15日 (月)

マンガン系合金ナノ薄膜を用いたMRAM記憶素子の開発に成功~大容量の不揮発性磁気抵抗メモリ(MRAM)の開発に寄与~

平成28年7月26日
東北大学 原子分子材料科学高等研究機構
(WPI-AIMR)
東京大学 大学院理学系研究科
京都工芸繊維大学
東北大学 大学院工学研究科
科学技術振興機構(JST)
内閣府政策統括官
(科学技術・イノベーション担当)
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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ポイント
 
○特性の優れたマンガン系合金ナノ薄膜
 からトンネル磁気抵抗(TMR)素子を
 作製することに世界で初めて成功。
 
○結晶格子のわずかな歪みが巨大な
 TMR効果発現につながることを
 理論計算から予測。
 
○次世代の低消費電力・大容量・高速な
 MRAM開発に寄与する成果。
 
 
-----
 内閣府 総合科学技術・イノベーション
会議が主導する革新的研究開発推進
プログラム(ImPACT)
佐橋 政司 プログラム・マネージャーの
研究開発プログラムの一環として、
東北大学 原子分子材料科学高等研究機構
(WPI-AIMR)の鈴木 和也 助手
と水上 成美 教授は、
垂直磁化マンガン系合金ナノ薄膜を用いた
トンネル磁気抵抗(TMR)素子注1)の
開発に成功しました。
 
 これは次世代の不揮発性磁気抵抗メモリ
(MRAM)注2)開発に貢献する
成果です。
 
 本研究は、WPI-AIMRの
レザランジバル 助手、杉原 敦 助手
(現産業技術総合研究所 研究員)、
ならびに岡林 潤 准教授
(東京大学 大学院理学系研究科)、
三浦 良雄 准教授
(京都工芸繊維大学 電気電子工学系)、
土浦 宏紀 准教授
(東北大学 大学院工学研究科)との
共同研究です。
 
 TMR素子を記憶素子とするMRAMは
不揮発性および高速性能を有するメモリで、
記憶容量の小さいMRAMはすでに
サンプル出荷が始まっており、
東芝など大手メモリメーカーにより
メインメモリやキャッシュメモリ用
MRAMの製品化が進められています。
 
 一方、さらなる高性能MRAM開発
のため、基盤となる磁性材料の研究も
強く求められています。
 
 マンガン系合金は高い垂直磁気異方性
注3)と低い磁気摩擦注4)を有する
ことから大容量MRAMへの応用が
期待され、10nmクラスの微細化を
実現するために、ナノ薄膜を有する
TMR素子の開発が望まれています。
 
 本研究グループは、規則的に原子が
配列したマンガン系合金ナノ薄膜を有する
TMR素子を作製する技術を開発する
とともに、放射光を用いた評価と
計算科学の手法でその基礎的特性を調べる
ことに成功しました。
 
 これらは、次世代の大容量MRAM開発
に貢献する成果です。
 
 研究の内容は7月26日(英国時間)に、
「Scientific Reports」
(サイエンティフィックリポーツ)誌に
掲載されます。
 
 本研究は、内閣府革新的研究開発推進
プログラム(ImPACT)
「無充電で長期間使用できる
究極のエコIT機器の実現
(佐橋 政司 PM)」、
世界トップレベル研究拠点プログラム
(WPI)などの支援により
なされたものです。
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>本研究成果は、微細化に必要な
>大きな垂直磁気異方性と
>極めて小さな磁気摩擦係数を
>合わせ持った特殊な材料から成る
>ナノ薄膜の作製に世界で初めて成功した
>もので、究極の省電力メモリの実現に
>取り組んでいるImPACT
>佐橋プログラムにおいても、
>極めてインパクトのある研究成果です。
 
 良さそうです。
 
 
>本研究で開発された素子の研究を
>さらに高度化することで、
>実用に資する素子を実現し、
>ギガビットを超える記憶容量を有する
>STT-MRAMの実用化に
>つながります。
 
>また、スピン軌道書き込み(SOT)を
>用いた超高速SOT-MRAMや、
>電圧書き込み(VC)を用いた
>超低消費電力VC-MRAMなど、
>最先端の書き込み技術を用いた
>MRAMの開発にも貢献し、
>我が国の産業の発展に寄与すると
>考えられます。
 
>他方、本研究で明らかとなった
>マンガンガリウム合金ナノ薄膜
>TMR素子の作製技術は、
>その他のマンガン系合金薄膜を用いた
>素子にも応用可能な技術であると
>考えられ、材料科学の学術的な発展にも
>貢献します。
 
 大いに期待したい。

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