磁性細線における磁壁速度に対する層間DMI相互作用の効果を解明した研究成果はNano Letter誌に掲載されました。本成果はM2の佐藤君が清華大学プログラムで実験を行い、さらに東京科学大学でマイクロマグネティックシミュレーションを用いた理論解析によって、層間DMI相互作用の効果を確認したものです。

Kota Sato, Shixuan Liang, Ruiyue Chu, Lei Han, Ho Hoang Huy, Pham Nam Hai, Cheng Song, “Nonreciprocity of Domain-Wall Motion Induced by Interlayer Dzyaloshinskii–Moriya Interaction”, Nano Lett. 26, 10748–10754 (2026).

層間DMI相互作用がある時、磁性細線の方向がDMIベクトルと平行する時に、磁壁速度が電流の向きによって異なることを実験的にかつ理論的に解明しました。本研究成果は層間DMI相互作用は磁性細線メモリの新しい設計パラメータとして注目すべきことを示しました。

Si/SiOx基板上の300℃アニールしたBiSbトポロジカル絶縁体の巨大なスピンホール効果の実証に関する研究成果がAppied Physics Letters誌に掲載されました。本研究成果は日本サムスン社との共同研究成果です。

Pham Van Thuan, Ho Hoang Huy, Wentao Li, Shigeyuki Hirayama, Yushi Kato, Pham Nam Hai, “Large spin Hall effect in 300 °C annealed BiSb topological insulator and perpendicularly magnetized CoFeB using oxide buffer/seed and interfacial layers on Si/SiO2 substrates”, Appl. Phys. Lett. 128, 182403 (2026).

BiSbトポロジカル絶縁体の赤外領域における光学定数の測定に関する研究成果がOptics Letters誌に掲載されました。

 Hajime Nishiyama, Pham Nam Hai, Tomohiro Amemiya, Shun Hashiyada, and Yukio Kawano, “Infrared optical constants n, κ, and absorption of topological insulator BiSb thin films determined by the reflectance-transmittance technique”, Opt. Lett. 51, 1864 (2026).

BiSbのバンドギャップが非常に小さいことから、赤外領域の検出材料として期待されている。しかし、BiSbの赤外領域における光学定数の情報が不足しているため、今回に透過・反射法を用いて、BiSbの赤外領域における光学定数n, κの測定を行った。

BiSbトポロジカル絶縁体を用いた室温動作中赤外検出器に関する研究成果がOptical Materials Express誌に掲載されました。

Hajime Nishiyama, Pham Nam Hai, Yukio Kawano, “Mid-infrared photothermoelectric detector using topological insulator BiSb thin film”, Optical Materials Express 16, 603 (2026).

BiSbはトポロジカル絶縁体の中にも、特にバンドギャップが小さい（わずか0.02 eV）ことから、中赤外～THz領域の検出材料として期待されている。さらに、HgCdTeと違って、スパッタリング成膜できるため、低コスト、大面積、高空間分解能が期待できる。今回の研究では、サファイア基板やフレキシブルなKapton基板上にBiSbを成膜し、中赤外の検出器として動作を実証しました。

3次元磁性細線メモリにおいて、ビットシフトエラーを抑制できる新しいアーキテクチャに関する研究成果がJoural of Applied Physicsに掲載されました。

Pham Nam Hai, Takanori Shirokura, Nguyen Huynh Duy Khang, “Architecture of 3D magnetic domain wall memory for suppressing bit-shift error”, J. Appl. Phys. 138, 233901 (2025).

3次元磁性細線メモリはワールド線が不要のため、３Ｄ NANDフラッシュメモリの多層化限界を解決できる次世代スト―レージ級メモリです。しかし、3次元において、ビットを上下方向に移動させる際のビットシフトエラーを抑制することが困難である。そこで、本研究では、異なる酸化物層の側面に磁性体を製膜することによって、空間的に異なる磁気異方性を持つ領域を形成することで、ビットシフトエラーを抑制できる新しいアーキテクチャことを提案し、マイクロマグネティックシミュレーションによって動作を確認した。また、その酸化物の候補を実験的に探索した。

Mo/CoFeB/MgAl₂O₄における巨大な垂直磁気異方性を実現した研究成果はApplied Physics Letters誌に掲載されました。本研究はウェスタンデジタル社との共同研究の成果です。

Zhang Ruixian, Sho Kagami, Daiki Ito, Quang Le, Brian York, Cherngye Hwang, Xiaoyong Liu, Son Le, Maki Maeda, Tuo Fan, Yu Tao, Hisashi Takano, Pham Nam Hai, “Giant perpendicular magnetic anisotropy in Mo/Boron-rich CoFeB/MgAl₂O₄ structure”, Appl. Phys. Lett. 127, 232403 (2025).

図(a)2重CoFeB構造 (b)垂直磁界および(c)面内磁界を印加した時の異常ホール抵抗（～磁化垂直成分）曲線。

現在のMRAMはCMOS 14~16 nm対応にとどまっている。これより微細化すると、磁性体の熱揺らぎによって、データの保持能力が低下する。より微細なCMOSプロセス対応可能なMRAM素子を実現するためには、より高い垂直磁気異方性を実現する必要がある。

本研究では、独自開発したMo/B-rich CoFeB/MgAl₂O₄構造を採用することによって、300℃～400℃熱処理後に、B(ボロン)を絶妙に磁性層に残し、低い反磁界エネルギーを実現することで、巨大な異方性磁界H_k ~ 17.5 – 19.5 kOe (従来の3倍)および巨大な磁気異方性エネルギーK_eff ~ 6.9 – 9.4×10⁶ erg/cc（従来の2倍）を実現した。その結果、MRAM素子サイズを22 nmまで低減できるため、CMOS 7 nmに対応できるようになった。さらに、2重CoFeB層（図a~c）を用いることで、MRAM素子サイズを14.5 nmまで微細化可能となり、より先端なCMOS 5 nmプロセスを対応可能となった。

電電ニュース: 5 nm CMOSプロセス対応可能な先端MRAM技術を開発
– MRAMの微細化を加速

Researchers develop the most advanced MRAM free layer to date

トポロジカルハーフホイスラ合金YPtBi/Ta/CoFeBにおける300度高温アニール耐久性、垂直磁気異方性および大きなスピンホール効果を実現した研究成果が下記の論文に掲載されました。本研究成果はウェスタインデジタル社との共同研究の成果です。

Sho Kagami, Reo Yamamoto, Zhang Ruixian, Ken Ishida, Quang Le, Brian York, Cherngye Hwang, Xiaoyong Liu, Son Le, Maki Maeda, Tuo Fan, Yu Tao, Hisashi Takano, and Pham Nam Hai, “Realization of perpendicular magnetic anisotropy and high spin Hall angle in topological semimetal YPtBi/Ta/CoFeB junctions”, Jpn. J. Appl. Phys. 64, 12SP07(2025).

なお、本論文はSPOTLIGHTSに選出されました。

スピンホール効果の強さを示すスピンホール角の様々な測定方法（スピン蓄積、スピントルク、スピンホール磁気抵抗）とその値の物理的な意義について調べた研究成果がJapanese Journal of Applied Physicsに掲載されました。本論文はウェスタンデジタル社との共同研究の成果です。

Min Liu, Zhang Ruixian, Quang Le, Brian York, Cherngye Hwang, Xiaoyong Liu, Xiaoyu Xu, Son Le, Maki Maeda, Tuo Fan, Yu Tao, Hisashi Takano and Pham Nam Hai, “Comparison of spin Hall angles measured by spin accumulation, spin–orbit torque, and spin Hall magnetoresistance”, Jpn. J. Appl. Phys. 64 103001 (2025).