大容量単一磁束量子スピンメモリ

大容量单通量量子自旋存储器

基本信息

批准号：
20656056
负责人：
藤巻朗
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656056/
关键词：
単一磁束量子スピンメモリ

项目摘要

本研究は、超伝導単一磁束量子回路の高機能化の障害となっている大容量高速メモリに対し、超伝導回路技術とスピンエレクトロニクス技術を組み合わせることで解決を試みるものである。記憶層として強磁性体を用いるが、その強磁性転移温度を超伝導体の臨界温度よりも低く抑えることで、超伝導回路への悪影響を抑制する。磁性体を使うことでシートインダクタンスが大きくなり、読出し回路も含めた記憶セルは従来よりはるかに小さくすることが可能となる。また、低い強磁性転移温度は小さな電流値で磁区を反転させることができ、低電力化も期待できる。平成21年度は、平成20年度に作製法を確立したNbによるSQUIDループ上に、磁性ナノ粒子(酸化鉄)をフォトレジスト中に拡散させた形で配置し、低温での磁気特性、メモリ効果について評価した。この場合、強磁性転移温度を含めた磁気特性の制御は、ナノ粒子の大きさとフォトレジスト中の濃度によって制御している。また、配置にはスピンコートとフォトリソグラフィ技術を用いている。印加磁場の増減に伴って、SQUIDの特性にヒステリシスが出るかどうかを調べたところ、4Kにおいてもナノ粒子径5nmの場合は観測されず、10nmでわずかにヒステリシス、すなわちメモリ効果が観測された。実際にメモリとして用いるには、より小さな磁場に応答する必要がある。ここれには、用いる磁性ナノ粒子径を大きくする、あるいは酸化鉄以外の材料を用いることで、所望の特性が得られるものと考えている。

该研究试图通过结合超导电路技术和自旋电子技术来解决大容量、高速存储器这一阻碍超导单通量量子电路功能增加的问题。使用铁磁材料作为存储层，但通过保持其铁磁转变温度低于超导体的临界温度，可以抑制对超导电路的不利影响。通过使用磁性材料，片状电感增加，从而可以使包括读出电路在内的存储单元比以前小得多。此外，低铁磁转变温度允许以小电流值反转磁畴，这也有望降低功耗。 2009年，我们将扩散在光刻胶中的磁性纳米粒子（氧化铁）放置在2008年建立的制造方法的Nb SQUID环上，并研究了低温下的磁性能和记忆效应。在这种情况下，包括铁磁转变温度在内的磁性由纳米颗粒的尺寸及其在光致抗蚀剂中的浓度控制。此外，还使用旋涂和光刻技术进行放置。当我们研究随着外加磁场的增加或减少，SQUID的特性是否出现磁滞现象时，我们发现即使在4K时，直径为5 nm的纳米粒子也没有观察到磁滞现象，并且有轻微的磁滞现象，即记忆效应，在 10 nm 处观察。要真正将其用作存储器，它需要对较小的磁场做出响应。我们相信，通过增加所用磁性纳米颗粒的尺寸或通过使用除氧化铁之外的材料可以获得所需的特性。