奖项

超节能旋转控制技术的开发与应用

米乐m6官方网站电子与制造领域自旋电子学研究中心电压自旋电子学研究小组野崎贵之研究小组组长
京都大学化学研究所材料功能化学系，Yoichi Shioda，助理教授
大阪大学工程科学研究生院副教授 Shinji Miwa

随着 AI（人工智能）、IoT（物联网）和 ASV（高级安全车辆）等新技术迅速普及，降低构成这些设备的电子设备的功耗正成为一个日益重要的问题。一种引起关注的方法是“非易失性存储器”，即使在电源关闭时也能保留信息，这意味着它不需要备用电源。我们正在致力于使用“自旋电子学”技术开发非易失性固态磁存储器（MRAM），旨在利用电子的磁性（自旋）来创建新的功能电子设备。然而，当前的MRAM需要施加电流来写入信息（控制自旋方向），因此由于电阻损耗而导致的不必要的功耗成为降低驱动功率的问题。

为了从根本上解决这个问题，获奖者一直致力于开发一种利用电压的新型自旋控制技术。结果，他们发现，通过将铁 (Fe) 等常见金属磁体超薄至几个原子层的数量级，并通过介电层施加电压，可以控制称为“磁各向异性”的物理特性，该特性决定磁化倾向的方向（图 1）。

图1电压磁各向异性控制示意图

此外，我们将该技术引入到作为MRAM基本存储元件的铁磁隧道结（MTJ）元件中，并且在世界上首次实现了构成自旋器件基础的技术，例如使用电压的磁化反转控制和磁共振运动的激励。我们还证明，与传统的电流控制类型相比，可以将功耗降低大约两个数量级。这些成果促成了 ImPACT 计划的启动，“实现无需充电即可长时间使用的终极生态 IT 设备”，目前，作为旨在实现电压控制 MRAM 的转化研究，我们正在产学官合作系统中寻找用于扩展演示的新材料，阐明物理机制，并展示稳定的内存操作（图 2）。 （公益财团法人新技术发展基金会主页（https://wwwsgkzorjp/prize/)

图 2 开发压控 MRAM 的努力

• 2017/07/12 新闻稿：电压写入方式大幅降低内存写入错误率
• 2015 年研究亮点设计并演示了超低功耗电压可写非易失性存储器“电压扭矩MRAM”的原理