東大,反強磁性体で巨大な異常ホール伝導度を持つ物質を発見

東京大学の研究グループは,マンガン化合物Mn3Geにおいて,反強磁性体ではこれまでにない巨大な自発的なホール伝導度を持つ異常ホール効果を見出した(ニュースリリース)。

スマートフォンなどのモバイル端末のメインメモリとして主に利用されている揮発性メモリは,その記憶保持に大きな電力を消費する。そのため,近年,次世代メモリとして記憶保持に電力を消耗しない不揮発性メモリの開発がさまざまな形で行なわれている。

なかでも,強磁性体材料を用いた不揮発性メモリである「磁気メモリ」の実用化が進み注目されている。しかし,この強磁性体の記憶素子はスピンの向きを揃えた,言わば小さな磁石を集積化させて使用しているため,記憶素子同士の磁気的な干渉などにより高密度化に限界があるという重大な弱点を抱えており,その解決が求められている。

従来の強磁性体材料の記憶素子では漏れ磁場の影響があったが,反強磁性体の場合はスピンを反対向きに揃えることで全体のスピンが作り出す漏れ磁場はほとんどない。今回発見したような反強磁性体の異常ホール効果を記憶素子として利用することにより,高密度化・高速化が可能となるだけでなく,高いホール伝導度を持つことでエネルギー消費も格段に抑えられたため,メモリの動作原理に関する革新的な進展が期待される。

また,電流と磁場による起電力応答というホール効果を用いることで素子構造の単純化が可能であること,このマンガン化合物が二元系の廉価で毒性のない元素で構成されていること,容易に結晶育成が出来ることなど,実用材料としての好条件が揃っていることから,今後の研究開発の更なる展開が期待されるという。

研究グループでは,今後、巨大な異常ホール効果を解明するため,この効果が更に顕著になる低い温度での研究を進めていく予定。

関連記事「東大,反強磁性体での異常ホール効果を観測」「東北大ら,「ワイル半金属」を発見」「東北大,反強磁性体を軌道相互作用により制御