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磁性絶縁体を用いてグラフェンのスピンの向きを制御

—スピントランジスタの実現に向け前進—

国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
国立研究開発法人物質・材料研究機構
国立大学法人筑波大学
慶應義塾大学

量子科学技術研究開発機構、NIMS、筑波大学、慶應義塾大学らの研究グループは、グラフェン回路を用いたスピントランジスタの実現にかかせない電子スピンの向きを制御する新技術の開発に成功しました。

概要

国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (理事長 平野俊夫) 量子ビーム科学研究部門の境誠司上席研究員、国立研究開発法人物質・材料研究機構 (理事長 橋本和仁) 先端材料解析研究拠点の山内泰NIMS特別研究員、国立大学法人筑波大学 (学長 永田恭介) 数理物質系の山田洋一講師、慶應義塾大学 (塾長 長谷山彰) 理工学部の安藤和也准教授らは、グラフェン回路を用いたスピントランジスタの実現にかかせない電子スピンの向きを制御する新技術の開発に成功しました。本成果は、今日のエレクトロニクスが抱える性能向上の限界や電力消費の問題解決に繋がるスピントロニクスの発展に向けて道を拓くものです。
スピントロニクスが次世代情報技術の主役へと発展するためには、演算デバイスの中で中心的な役割を担うスピントランジスタの実現が鍵になります。グラフェンは、スピンの向きを長距離に保持できる導線の材料としてスピントランジスタへの応用が注目されています。グラフェンをスピントランジスタに用いることで、演算デバイスへの応用に適した高速でエネルギー消費の少ないスピントランジスタの実現が期待されています。しかし、グラフェン回路でスピントランジスタを構成するためには、グラフェンの中を流れる電子のスピンの向きを偏らせる技術の開発が鍵となっていました。今回、研究チームでは、電流が流れない磁性絶縁体でグラフェンの中のスピンの向きを制御する新技術の開発に成功しました。これにより、スピントランジスタの実現に向けて前進しました。
本成果により、今後、情報機器による電力消費の著しい削減や充電の必要がない携帯端末など生活を豊かにする情報通信機器の実現が期待できます。
本成果は、Advanced Functional Materials誌のオンライン版に2018年4月4日に掲載されます。

「プレスリリース中の図7 : グラフェンスピントランジスタの概念磁性絶縁体をゲート電極に用いてグラフェンのスピンを操作します。ソース電極からグラフェンに注入された電子のスピンは、ゲート電極を構成する磁性絶縁体のスピンと相互作用して磁性絶縁体のスピンと同方向に向きが変えられます。このようにゲート電極を利用してソース電極からドレイン電極に至るグラフェン内のスピンの流れを制御することでスピントランジスタとして動作します。」の画像

プレスリリース中の図7 : グラフェンスピントランジスタの概念
磁性絶縁体をゲート電極に用いてグラフェンのスピンを操作します。ソース電極からグラフェンに注入された電子のスピンは、ゲート電極を構成する磁性絶縁体のスピンと相互作用して磁性絶縁体のスピンと同方向に向きが変えられます。このようにゲート電極を利用してソース電極からドレイン電極に至るグラフェン内のスピンの流れを制御することでスピントランジスタとして動作します。




本件に関するお問合せ先

(研究内容に関すること)
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
量子ビーム科学研究部門 高崎量子応用研究所
プロジェクト「二次元物質スピントロニクス研究」/本部未来ラボ「先端量子機能材料科学グループ」 
プロジェクトリーダー/グループリーダー
境 誠司
TEL : 070-3943-3442
FAX : 029-287-1445
(報道・広報に関すること)
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
経営企画部 広報課長
広田 耕一
TEL : 043-206-3026
FAX : 043-206-4062
E-Mail: info=qst.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人物質・材料研究機構
経営企画部門 広報室
TEL : 029-859-2026
FAX : 029-859-2017
E-Mail: pressrelease=ml.nims.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)

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