産業技術総合研究所（産総研）ナノスピントロニクス研究センター 金属スピントロニクスチーム研究チーム長の久保田均氏らの研究グループと大阪大学は，非線形効果によりスピントルクダイオードの性能を大幅に向上させ，半導体ダイオードを大きく上回る感度を実証することに成功した。

磁気ディスクの読み取りヘッドでは，トンネル磁気抵抗効果が利用されているほか，磁極がもつ不揮発性を利用したMRAMもその高密度化の研究開発が進むなど，スピントロニクスの発展は著しい一方，既存のダイオードやトランジスタといった半導体素子を性能指数で上回るスピントロニクス素子はまだ実現していなかった。

産総研ではこれまでに，磁気抵抗効果と磁極の首振り運動を利用したスピントルクダイオードを開発しているが，今回，ナノメートルサイズの厚さをもつ2枚の磁石（鉄ボロン合金，コバルト鉄ボロン合金）と酸化マグネシウム層からなる磁気トンネル接合素子を用いたスピントルクダイオードを新たに開発した。

スピントルクダイオードの出力向上のためには，磁極の首振り運動の振れ幅を大きくする必要がある。そのための素子として（a）素子形状を円形に設計し，（b）鉄ボロン層の上に酸化マグネシウム層を配置した。

このスピントルクダイオードに電流を流した結果，半導体ダイオードを上回る検出電圧を得た。また直流電流を加えることにより，検出電圧を大幅に増大させられることを発見した。そして増大が磁極の首振運動の回転軸の傾き（一種の非線形効果）により説明できることを見いだした。

この新型ダイオードでは，非線形効果のため，素子を小型化すると雑音以上に信号が増加する。そのため，半導体を信号雑音比において大幅に上回るスピントルクダイオードが実現できる。

研究グループでは今後，高感度・小型・高速チューニング・低抵抗・周波数選択性などの特性を活かして，通信機器，ICタグや車載レーダーなど高周波エレクトロニクス分野へスピントルクダイオードを応用していくことを目指す。

詳しくは産総研 研究成果へ。