【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.07】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM5552
利用課題名 / Title
スピン波と有機電解質を用いる脳型情報処理デバイスの研究
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
スピン制御/ Spin control,スピントロニクス/ Spintronics,スパッタリング/ Sputtering
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
土屋 敬志
所属名 / Affiliation
物質・材料研究機構
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
並木航
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-647：FE-SEM+EDX [S-4800]
NM-641：スパッタ装置 [CFS-4EP-LL #2]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年、急速な情報増加に伴いこれらを高効率に処理する人工知能技術の必要性が高まっている。しかし、従来の半導体技術を基盤とする人工知能では、非常に高いエネルギー消費が問題となっている。そこで本研究では、非常に低い消費電力で動作する脳型情報処理デバイスを開発する。本研究では脳神経回路におけるシナプスやニューロンの振る舞いを磁性体中のスピン波、および磁性体に接する有機電解質の界面機能を用いて模倣するスピン波デバイスの開発を目的とする。
実験 / Experimental
本研究ではスピン波デバイスを利用する磁性体としてFe薄膜を用いる。スパッタ装置を利用してFeとのミスマッチが比較的小さいMgO(100)単結晶基板を用いて成膜を行った。成膜時のDC出力、および基板温度を様々に制御して成膜を行った。DC出力300W、基板温度300度、Ar雰囲気で成膜したFe薄膜/MgO(100)単結晶基板について走査型電子顕微鏡(SEM)で表面および断面を観察した。
結果と考察 / Results and Discussion
断面SEM像を観察したところ、200nm程度の膜厚で比較的平滑な薄膜が得られていることが確認できた。次に表面SEM像を観察したところ、ファセット構造が観察された。同様のFe薄膜/MgO(100)単結晶基板のX線回折(XRD)測定で得られたXRDパターンではMgO(100)単結晶基板に由来するMgO(200)の回折ピークに加えて、非常に強いFe(200)、および微弱なFe(110)の回折ピークが観察されており、Fe(100)に配向した薄膜が得られていると考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は国際共同研究事業 英国との国際共同研究プログラム(JRP-LEAD with UKRI)(課題番号：20241712)の支援を受けて実施されました。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件