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J-GLOBAL ID：201802224352339791   整理番号：18A2026562

RE-TMフェリ磁性材料に基づく超高速全スピン論理素子の提案【JST・京大機械翻訳】

Proposal of an ultra-fast all spin logic device based on RE-TM ferrimagnetic material.

著者 (9件)： Zheng Z. (Fert Beijing Institute, Beihang University, Beijing, China) ,  Zhang Y. (Fert Beijing Institute, Beihang University, Beijing, China) ,  Zhang Z. (Fert Beijing Institute, Beihang University, Beijing, China) ,  Nan J. (Fert Beijing Institute, Beihang University, Beijing, China) ,  Zhang K. (Fert Beijing Institute, Beihang University, Beijing, China) ,  Klein J. (Center for Nanoscience and Nanotechnology, University of Paris-Sud, Orsay, France) ,  Ravelosona D. (Center for Nanoscience and Nanotechnology, University of Paris-Sud, Orsay, France) ,  Zhang Y. (Fert Beijing Institute, Beihang University, Beijing, China) ,  Zhao W. (Fert Beijing Institute, Beihang University, Beijing, China)
資料名： IEEE Conference Proceedings  (IEEE Conference Proceedings)
巻： 2018  号： INTERMAG  ページ： 1  発行年： 2018年 
JST資料番号： W2441A  資料種別： 会議録 (C)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 論理演算の電力消費は,ICの小型化を妨げる重要なボトルネックになった。電荷電流の代わりに,純粋なスピン電流を用いた全てのスピン論理デバイス(ASLD)は,将来の超低電力コンピューティングシステムを構築するための有望な候補と考えられる。強磁性(FM)材料に基づく典型的なASLDを図形1aで説明した。FMインジェクタに電圧を印加すると,スピン蓄積が非磁性(NM)チャネルで発生する。このスピン蓄積はスピン拡散によりスピン角運動量を伝搬させることができ,スピン移動トルク(STT)効果[1,2]によりFM検出器をスイッチすることができる。より低い電力消費,より高い計算速度は,将来の論理装置[1,3]のためのもう一つの重要な要求事項である。最近,研究者は希土類(RE)金属と遷移金属(TM)[4-6]から成るフェリ磁性(FI)合金の超高速磁気動力学を観察した。FM材料と異なり,図形1bにおけるRE-TM合金の磁気特性はREとTM副格子[4]により同時に制御される。異なる磁化とジャイロ磁気比を考慮すると,RE元素とTM元素の角運動量の差としてRE-TM合金の全角運動量の値を計算できる。実際に,この角運動量はRE金属の濃度(4)または温度[5~6]を調整することにより制御できる。全角運動量が消滅する傾向があるとき,FI合金は角運動量補償点(AMCP)に到達し,反強磁性様特性が現れる。外部磁場により支援されたレーザまたはスピン軌道トルク(SOT)効果がこの機構を活性化できることを実証した。しかし,これらの活性化法のいずれも,レーザと外部磁場が電力消費を大きく増加させ,可積分性を損なうので,ASLDに適していない。したがって,超高速速度を実現するためにRE-TM FI材料に基づく代替ASLD構造を提案した。CO_1-xTb_xFI合金を用いて,提案したASLD(図形1b)のFM層を置換した。さらに,SOT効果により誘起されたスピントルクを,FI層に適用し,Co_1-xTb_xの磁化を,非常に高い周波数[5]において歳差に駆動した。ここでは,実験的に証明されたAMCPの値に近い妥当な条件x=0.165を適用し,次の解析を実施した。図形2aで示されるように,SOTの唯一の影響下での歳差の最低エネルギー状態はx-z面での円であり,SOT効果によって引き起こされた歳差が特定の目的を持たないことを示した。この場合,FI合金の磁化スイッチングは接近しない。歳差バランスを破るために,著者らは,FI検出器に及ぼすST効果を発揮することができるインジェクタから伝播するスピン電流を導入した。これらの2つの外部力の共効果の下で,エネルギー状態の分布は変化し,FI検出器の磁化は,図形2bで示される独特の最低エネルギー状態点で安定化できる。FI層の磁気動力学を記述するために,有効磁場項,減衰項,SOT項およびSTT項[8~9]を含む典型的Landau-Lifshitz-Gil(LLG)方程式を用いた。図形2cは,Co_0.835Tb_0.165層のスイッチング過程を示した。SOT電流は初期磁化を歳差に駆動し,一方,STT電流は最低エネルギー状態で磁化を安定化させる。また,CoとTb副格子に対する磁化はスイッチング中に反対に留まった。このプロセスは2.4psを要し,FM検出器(図形2dで示される0.2ns)より約2桁低く,はるかに高速な計算速度を意味する。著者らの研究はASLDの性能を改善するのに寄与し,将来の潜在的スピントロニクス素子におけるフェリ磁性材料の応用を探求するためのさらなるステップである。Copyright 2018 The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 合金 ,  テルビウム ,  周波数 ,  強磁性 ,  *高速度 ,  歳差運動 ,  電荷 ,  磁気 ,  スイッチング ,  角運動量 ,  電圧 ,  電流 ,  外部磁場 ,  磁化
準シソーラス用語： *超高速 , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (1件)： 図形・画像処理一般  (JE04010I)

タイトルに関連する用語 (6件)： Re ,  Tm ,  フェリ磁性 ,  スピン ,  論理素子 ,  提案