書籍

【監修者】　　　

佐橋　政司　　　東北大学名誉教授

湯浅　新治　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究センター長

遠藤　哲郎　　　東北大学大学院工学研究科　教授/国際集積エレクトロニクス研究開発センター　センター長・教授

【幹事会（五十音順）】　　　

池田　正二　　　東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター　教授

今村　裕志　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究チーム長

遠藤　哲郎　　　東北大学大学院工学研究科　教授/国際集積エレクトロニクス研究開発センター　センター長・教授

佐橋　政司　　　東北大学名誉教授

白井　正文　　　東北大学電気通信研究所　教授

水上　成美　　　東北大学材料科学高等研究所　教授

三谷　誠司　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　センター長

湯浅　新治　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究センター長

與田　博明　　　Spin-Orbitronics Technologies, Inc.　代表取締役

【編集委員会（五十音順）】　　　　

安藤　康夫　　　東北大学大学院工学研究科　教授

池田　正二　　　東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター　教授

今村　裕志　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究チーム長

遠藤　哲郎　　　東北大学大学院工学研究科　教授/国際集積エレクトロニクス研究開発センター　センター長・教授

佐橋　政司　　　東北大学名誉教授

久保田　均　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　総括研究主任

白井　正文　　　東北大学電気通信研究所　教授

田中陽一郎　　　東北大学電気通信研究所　教授

羽生　貴弘　　　東北大学電気通信研究所　教授

深見　俊輔　　　東北大学電気通信研究所　教授

松倉　文礼　　　（現所属）国立研究開発法人理化学研究所創発物性科学研究センター半導体支援技術チームチームリーダー

三浦　良雄　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　グループリーダー

水上　成美　　　東北大学材料科学高等研究所　教授

三谷　誠司　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　センター長

三輪　真嗣　　　東京大学物性研究所　准教授

湯浅　新治　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究センター長

與田　博明　　　Spin-Orbitronics Technologies, Inc.　代表取締役

【事務局】　　　

今村　裕志　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究チーム長

野崎　友大　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　主任研究員

【執筆者（掲載順）】　　　

佐橋　政司　　　東北大学名誉教授

新庄　輝也　　　京都大学名誉教授

湯浅　新治　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究センター長

和田　裕文　　　九州大学名誉教授

三浦　良雄　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　グループリーダー

小嗣　真人　　　東京理科大学先進工学部マテリアル創成工学科　教授

葛西　伸哉　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　グループリーダー

水上　成美　　　東北大学材料科学高等研究所　教授

柳原　英人　　　筑波大学数理物質系　教授

角田　匡清　　　東北大学大学院工学研究科　准教授

古門　聡士　　　静岡大学大学院総合科学技術研究科　教授

山口　明啓　　　兵庫県立大学高度産業科学技術研究所　准教授

関　剛斎　　　　東北大学金属材料研究所　准教授　

高梨　弘毅　　　（現所属）国立研究開発法人日本原子力研究開発機構先端基礎研究センター　センター長

手束　展規　　　東北大学大学院工学研究科　准教授

植村　哲也　　　北海道大学大学院情報科学研究院　教授

大谷　義近　　　東京大学物性研究所　教授/

　　　　　　　　国立研究開発法人理化学研究所創発物性科学研究センター量子ナノ磁性研究チーム　チームリーダー

近藤　浩太　　　国立研究開発法人理化学研究所創発物性科学研究センター量子ナノ磁性研究チーム　上級研究員

鈴木　義茂　　　大阪大学大学院基礎工学研究科　教授

深見　俊輔　　　東北大学電気通信研究所　教授

木村　剛　　　　東京大学大学院工学系研究科　教授

野﨑　隆行　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　チーム長

大門　俊介　　　東京大学大学院工学系研究科　助教

吉川　貴史　　　東京大学大学院工学系研究科　助教

齊藤　英治　　　東京大学大学院工学系研究科　教授

望月　維人　　　早稲田大学理工学術院先進理工学部　教授

森山　貴広　　　名古屋大学大学院工学研究科　教授

小野　輝男　　　京都大学化学研究所　教授

飯浜　賢志　　　東北大学学際科学フロンティア研究所　助教

野崎　友大　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　主任研究員

谷山　智康　　　名古屋大学大学院理学研究科　教授

水口　将輝　　　名古屋大学未来材料・システム研究所/大学院工学研究科　教授

鈴木　和也　　　国立研究開発法人日本原子力研究開発機構先端基礎研究センター　研究員

土井　正晶　　　東北学院大学工学部電気電子工学科　教授

加藤　剛志　　　名古屋大学未来材料・システム研究所　教授

三谷　誠司　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　センター長

池田　正二　　　東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター　教授

磯上　慎二　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　主任研究員

梅津　理恵　　　東北大学金属材料研究所　教授

桜庭　裕弥　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　グループリーダー

介川　裕章　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　グループリーダー

窪田　崇秀　　　東北大学大学院工学研究科　特任准教授

長浜　太郎　　　山口大学大学院創成科学研究科　教授

久保田　均　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　総括研究主任

白土　優　　　　大阪大学大学院工学研究科　准教授

薬師寺　啓　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター

岩崎　仁志　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　特別研究員

中谷　友也　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　主幹研究員

湯浅　裕美　　　九州大学大学院システム情報科学研究院　教授

新見　康洋　　　大阪大学大学院理学研究科　教授

林　将光　　　　東京大学大学院理学系研究科　准教授／Pham Nam Hai 東京工業大学工学院電気電子系　准教授

三輪　真嗣　　　東京大学物性研究所　准教授

辻川　雅人　　　東北大学電気通信研究所　助教

白井　正文　　　東北大学電気通信研究所　教授

松倉　文礼　　　（現所属）国立研究開発法人理化学研究所創発物性科学研究センター半導体支援技術チームチームリーダー

新田　淳作　　　東北大学大学院工学研究科　名誉教授/NTT物性科学基礎研究所　リサーチプロフェッサー

好田　誠　　　　東北大学大学院工学研究科　教授/国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

　　　　　　　　高崎量子応用研究所量子機能創製研究センター　プロジェクトリーダー

安藤　和也　　　慶應義塾大学理工学部　准教授

鈴木　基寬　　　関西学院大学工学部　教授

中村　哲也　　　東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター　教授

小谷　佳範　　　公益財団法人高輝度光科学研究センター分光推進室　主幹研究員

大久保忠勝　　　国立研究開発法人物質・材料研究機構磁性・スピントロニクス材料研究センター　副センター長

中嶋　誠　　　　大阪大学レーザー科学研究所　准教授

今村　裕志　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究チーム長

田中陽一郎　　　東北大学電気通信研究所　教授

長永　隆志　　　三菱電機株式会社先端技術総合研究所先進機能デバイス技術部　部長

川野　裕司　　　三菱電機株式会社姫路製作所センサー製造部　部長

大兼　幹彦　　　東北大学大学院工学研究科　教授

中野　貴文　　　東北大学大学院工学研究科　助教

藤原　耕輔　　　スピンセンシングファクトリー株式会社R&D部　部長

熊谷　静似　　　スピンセンシングファクトリー株式会社　代表取締役

與田　博明　　　Spin-Orbitronics Technologies, Inc.　代表取締役

岸　達也　　　　元　キオクシア株式会社　

髙木　秀樹　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所デバイス技術研究部門　副研究部門長

遠藤　哲郎　　　東北大学大学院工学研究科　教授/

　　　　　　　　国際集積エレクトロニクス研究開発センター　センター長・教授

夏井　雅典　　　東北大学電気通信研究所　准教授　

小池　洋紀　　　東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター　准教授

馬　奕涛　　　　東北大学電気通信研究所/国際集積エレクトロニクス研究開発センター　助教

羽生　貴弘　　　東北大学電気通信研究所　教授

鈴木　大輔　　　会津大学コンピュータ理工学科　准教授

崎村　昇　　　　

本庄　弘明　　　東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター　教授

常木　澄人　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　主任研究員

田丸　慎吾　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　主任研究員

福島　章雄　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所スピントロニクス研究センター　副研究センター長

後藤　太一　　　東北大学電気通信研究所　准教授

関口　康爾　　　横浜国立大学大学院工学研究院　教授

井上　光輝　　　東北大学電気通信研究所　客員教授

酒井　明人　　　東京大学大学院理学系研究科　講師

中辻　知　　　　東京大学大学院理学系研究科　教授

谷口　知大　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所新原理コンピューティング研究センター　研究チーム長

齋藤　秀和　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所東北センター産学官連携推進室　連携主幹

水落　憲和　　　京都大学化学研究所　教授

Ⅰ　序　編

第1章　概　論 ＜佐橋 政司＞

第2章　スピントロニクス研究の歴史

第1節　磁性金属多層膜と界面磁性 ＜新庄 輝也＞

　1．はじめに

　2．メスバウアー分光法による界面磁性研究

　3．金属人工格子

　4．巨大磁気抵抗効果（GMR）の出現

　5．スピントロニクスと界面磁性

　6．おわりに

第2節　磁気トンネル接合のトンネル磁気抵抗効果 ＜湯浅 新治＞

　1．はじめに

　2．磁気トンネル接合素子のTMR効果

　3．TMR効果の現象論的モデル

　4．室温TMR効果の実現と発展

　5． 結晶MgO（001）トンネル障壁の巨大TMR効果とその応用

Ⅱ　基礎編

第3章　磁気の基礎

第1節　磁気モーメントと磁気状態 ＜和田 裕文＞

　1．原子の磁気モーメント

　2．結晶中の磁性原子の磁気モーメント

　3．常磁性

　4．強磁性

　5．反強磁性

　6．フェリ磁性

　7．金属の磁性

第2節　磁気異方性とスピン軌道相互作用 ＜三浦 良雄＞

　1．はじめに

　2．結晶磁気異方性の現象論

　3．スピン軌道相互作用

　4．結晶磁気異方性の電子論

　5．軌道磁気モーメントと結晶磁気異方性

　6．おわりに

第3節　磁区と磁壁，磁化過程 ＜小嗣 真人＞

　1．磁区構造の基本

　2．ナノ磁性体の磁区構造

　3．磁区構造の理論的解析

　4．磁区構造の実験的解析

　5．磁区構造のデータ解析

第4節　強磁性共鳴とスピン波 ＜葛西 伸哉＞

　1．はじめに

　2．スピンの歳差運動

　3．強磁性共鳴

　4．スピン波

　5．おわりに

第5節　磁気ダンピング ＜水上 成美＞

　1．はじめに

　2．磁化ダイナミクスと磁気ダンピングの現象論

　3．磁気ダンピングの要因

　4．いくつかの材料における磁気ダンピング

　5．まとめ

第6節　磁性金属多層膜の層間交換結合 ＜柳原 英人＞

　1．はじめに

　2．層間結合の起源

　3．層間結合を示す系

　4．層間結合の評価方法

　5．層間結合の制御

第7節　交換磁気異方性（交換バイアス） ＜角田 匡清＞

　1．はじめに

　2．交換磁気異方性のモデル

　3．多結晶積層膜の交換磁気異方性

第4章　磁気輸送現象

第1節　異方性磁気抵抗効果 ＜古門 聡士＞

　1．はじめに

　2．AMR効果の理論

　3．AMR効果の直感的説明

　4．AMR効果に対する結晶場の影響

第2節　プラナーホール効果 ＜山口 明啓＞

　1．はじめに

　2．微小磁性体でのプラナーホール効果

　3．スピン軌道トルクによる磁化反転

　4．まとめ

第3節　正常ホール効果と異常ホール効果 ＜関 剛斎＞

　1．はじめに

　2．正常ホール効果

　3．異常ホール効果

　4．おわりに

第4節　巨大磁気抵抗効果（GMR） ＜高梨 弘毅＞

　1．はじめに

　2．GMRという現象

　3．GMRのメカニズム

　4．層間交換結合とGMRの振動現象

　5．GMRの応用とスピンバルブ

　6．CIP-GMRとCPP-GMR

　7．グラニュラー系のGMR

第5節　トンネル磁気抵抗効果（TMR） ＜手束 展規＞

　1．はじめに

　2．強磁性層と磁気抵抗比（TMR比）

　3．絶縁層と磁気抵抗比（TMR比）

第6節　トンネル異方性磁気抵抗（TAMR） ＜植村 哲也＞

　1．はじめに

　2．TAMR効果のメカニズム

　3．強磁性体/半導体接合におけるTAMR効果

　4．今後に向けて

第7節　スピン流の生成と検出Generation and detection of spin current ＜大谷 義近/近藤 浩太＞

　1．はじめに

　2． 面内スピンバルブ構造を用いたスピン流の生成と検出

　3．高周波技術を用いたスピン流の生成と検出

　4．おわりに

第5章　スピン操作の基礎現象

第1節　スピン移行トルク ＜鈴木 義茂＞

　1．はじめに

　2．角運動量とその保存

　3．スピン移行トルク

　4．スピン移行磁化反転

第2節　スピンホール効果 ＜深見 俊輔＞

　1．はじめに

　2．物理的機構

　3．スピンホール角

　4．正スピンホール効果と逆スピンホール効果

　5．代表的な研究

第3節　スピン軌道トルク ＜深見 俊輔＞

　1．はじめに

　2．物理的機構

　3．スピン軌道トルクの方向

　4．スピン軌道トルクが観測される材料系

　5．測定手法

　6．スピン軌道トルクによって誘起される物理現象

第4節　マルチフェロイクス ＜木村 剛＞

　1．マルチフェロイクスの定義

　2．磁気対称性

　3．電気磁気効果

　4．磁気秩序誘起強誘電性

　5．代表的なマルチフェロイクス

　6．マルチフェロイクスを用いた物性制御

第5節　電圧磁気異方性制御 ＜野﨑 隆行＞

　1．はじめに

　2．VCMA効果の概要

　3．VCMA効果の高速応答性評価

　4．まとめ

第6章　スピントロニクスの新現象

第1節　スピンと光の諸現象 ＜大門 俊介/吉川 貴史/齊藤 英治＞

　1．はじめに

　2．マイクロ波によるスピン流生成―スピンポンピング効果―

　3．テラヘルツスピン流生成

　4．可視光によるスピン流生成

　5．おわりに

第2節　スピンと熱の諸現象 ＜吉川 貴史/大門 俊介/齊藤 英治＞

　1．はじめに

　2．スピンゼーベック効果

　3．スピンペルチェ効果

　4．おわりに

第3節　スキルミオン ＜望月 維人＞

　1．はじめに

　2．スキルミオンの基礎

　3．スキルミオンのスピントロニクス現象と機能

　4．マイクロ波応答とマイクロ波素子機能

　5．メモリ素子応用を目指す研究

　6．おわりに

第4節　反強磁性体スピントロニクス ＜森山 貴広＞

　1．はじめに

　2．反強磁性体におけるスピントロニクス諸現象

　3．おわりに

第7章　磁化ダイナミクス

第1節　磁壁の電流駆動 ＜小野 輝男＞

　1．はじめに

　2．磁場による磁壁駆動

　3．電流による磁壁駆動

第2節　光誘起磁化反転 ＜飯浜 賢志＞

　1．はじめに

　2．超短光パルス誘起超高速減磁

　3．光のヘリシティに依存しない全光学的単一パルス磁化反転

　4．光のヘリシティを利用した全光学的磁化反転/磁化制御

　5．おわりに

第8章　電気磁気効果

第1節　クロム酸化物 ＜佐橋 政司/野崎 友大＞

　1．はじめに

　2．クロム酸化物の特徴

　3．クロム酸化物の反強磁性磁区の電界制御

　4．応用と課題

　5．おわりに

第2節　強磁性体/強誘電体ヘテロ構造における電気磁気効果 ＜谷山 智康＞

　1．はじめに

　2．ヘテロ界面における電気磁気効果の起源

　3．電気磁気結合効果の特長の比較

　4．具体的なヘテロ構造の例

　5．さらなる展開と将来展望

Ⅲ　材料物性編

第9章　高磁気異方性

第1節　高結晶磁気異方性

　第1項　L10型規則合金の結晶磁気異方性 ＜水口 将輝＞

　1．L10型規則合金

　2．L10型FePt，CoPt，FePd

　3．L10型FeNi

　4．まとめ

　第2項　垂直磁化を示すマンガン磁性合金 ＜鈴木 和也/水上 成美＞

　1．はじめに

　2．垂直磁気異方性を示す正方晶ないし立方晶のマンガン合金

　3．マンガン合金系垂直磁化薄膜の磁気特性

　4．マンガン合金系垂直磁化薄膜の磁化ダイナミクス

　5．マンガン合金系極薄膜

　6．まとめ

　第3項　正方晶FeCo合金の磁気異方性 ＜土井 正晶＞

第2節　界面垂直磁気異方性

　第1項　磁性金属/非磁性金属界面の垂直磁気異方性 ＜加藤 剛志＞

　1．はじめに

　2．Co/Pt, Co/Pd多層膜

　3．スパッタ法による多層膜作製

　4．原子層交互積層膜

　5．多層膜のメモリ応用

　第2項　磁性金属/酸化物界面の垂直磁気異方性 ＜三谷 誠司＞

　1．はじめに

　2．Fe/酸化物界面

　3．Co/酸化物界面

　4．発現メカニズム

　5．おわりに

　第3項　CoFeB/MgO積層構造の垂直磁気異方性 ＜池田 正二＞

　1．はじめに

　2． CoFeB/MgO積層構造の垂直磁気異方性の発現機構

第10章　高スピン偏極材料

第1節　遷移金属・合金 ＜三谷 誠司/角田 匡清/磯上 慎二＞

　1．はじめに

　2．3d遷移金属・合金

　3．ホウ化物合金

　4．窒化物合金

　5．おわりに

第2節　ホイスラー合金

　第1項　ホイスラー合金材料概要 ＜梅津 理恵＞

　1．はじめに

　2．XとYが3d系遷移金属元素より構成されるフルホイスラー合金

　3．スピンギャップレス半導体型電子状態を有するホイスラー合金

　4．X＝4dまたは5d遷移金属元素の場合のフルホイスラー合金

　5．おわりに

　第2項　Co基フルホイスラー合金 ＜桜庭 裕弥/介川 裕章＞

　1．まえがき：Co基フルホイスラー合金系ハーフメタル材料

　2．Co基フルホイスラー合金系ハーフメタル材料の原子規則性とバルクスピン分極率

　3．ホイスラー合金を用いたデバイスの基礎と現状

　第3項　ハーフホイスラー合金 ＜窪田 崇秀＞

　1．はじめに

　2．結晶構造，バルク磁性

　3．電子状態

　4．ハーフホイスラー合金薄膜のスピン分極率と磁気抵抗効果

　5．おわりに

第3節　酸化物 ＜長浜 太郎＞

　1．はじめに

　2．マグネタイト（Fe3O4）

　3．CrO2

　4．La1－xSrxMnO3

　5．スピンフィルター接合

　6．おわりに

第11章　トンネル障壁

第1節　トンネル障壁の物理 ＜湯浅 新治＞

　1．はじめに

　2．トンネル接合のトンネル伝導の描像

　3．アモルファスAl-Oトンネル障壁のトンネル過程

　4．結晶MgO（001）トンネル障壁のトンネル過程

第2節　トンネル障壁材料

　第1項　Al酸化物および他のアモルファス系トンネル障壁 ＜久保田 均＞

　1．はじめに

　2．Al酸化物トンネル障壁の作製方法

　3．素子形成プロセス

　4．分析手法

　5．そのほかのアモルファス系バリア

　第2項　結晶MgO（001）トンネル障壁およびその他の結晶性酸化物トンネル障壁 ＜湯浅 新治＞

　1．はじめに

　2．単結晶MgO（001）トンネル障壁のエピタキシャルMTJ素子

　3．CoFeB/MgO/CoFeB構造のMTJ素子

　4．CoFeB/MgO/CoFeB-MTJ素子のキャップ層材料の効果

　5．CoFeB/MgO/CoFeB-MTJ素子のデバイス応用

　6．スピネル酸化物トンネル障壁

　第3項　トンネル障壁材料・その他酸化物，新規材料等 ＜葛西 伸哉＞

　1．はじめに

　2．酸化物材料

　3．非酸化物絶縁体

　4．半導体障壁

第12章　反強磁性交換結合膜

第1節　交換バイアス反強磁性体 ＜角田 匡清＞

　1．反強磁性金属材料

　2．不規則（c）相Mn-Ir合金

　3．規則（L12）相Mn3Ir合金

　4．Mn-Ru, Mn-Rh合金

第2節　交換バイアス反強磁性酸化物 ＜白土 優＞

　1．はじめに

　2．反強磁性酸化物Cr2O3を用いた交換バイアス

　3．高い交換磁気異方性の起源

　4．おわりに

第3節　層間結合と人工反強磁性体 ＜薬師寺 啓＞

　1．はじめに

　2．背　景

　3．垂直型STT-MRAM向け人工反強磁性体の開発

　4．おわりに

第13章　GMRスペーサ

第1節　面内通電GMRと非磁性中間層材料 ＜岩崎 仁志＞

　1．デュアルスピンバルブ

　2．スピンフィルタースピンバルブ

　3．鏡面反射スピンバルブ

第2節　垂直通電GMRと非磁性中間層材料 ＜中谷 友也＞

　1．はじめに

　2．CPP-GMRの原理と2流体モデル

　3．スピン非対称性係数の決定要素

　4． ホイスラー合金CPP-GMR素子に適した中間層材料

　5．多結晶CPP-GMR素子に適した中間層材料

　6．酸化物を用いた中間層

　7．CPP-GMR素子における層間交換結合

第3節　垂直通電GMRの非磁性狭窄構造 ＜湯浅 裕美＞

　1．はじめに

　2．電流狭窄構造の提案

　3． 電流狭窄構造によるMR変化率向上の実証と性能向上

　4．電流狭窄構造のナノ構造解析

　5．スピン依存散乱の向上と今後

第14章　スピンホール効果（電極）材料

第1節　重元素系

　第1項　Ta, W ＜深見 俊輔＞

　1．はじめに

　2． Ta，Wにおけるスピンホール効果，スピン軌道トルク

　3．高抵抗化によるスピン軌道トルクの増大

　4．酸化，窒化，合金化の影響

　第2項　合金系のスピンホール効果 ＜新見 康洋＞

　1．はじめに

　2．外因性スピンホール効果の起源

　3．外因性スピンホール効果の具体例

　4．まとめ

第2節　反強磁性体 ＜深見 俊輔＞

　1．はじめに

　2． 反強磁性体のスピンホール効果とスピン軌道トルク

　3． 無磁場動作スピン軌道トルク磁化反転素子への利用

第3節　バンド構造によるスピンホール効果 ＜林 将光＞

第4節　トポロジカル絶縁体 ＜Pham Nam Hai＞

　1．はじめに

　2．トポロジカル絶縁体のスピンホール効果

　3．おわりに

第15章　界面垂直磁気異方性の電界制御

第1節　 電界による磁気異方性制御の物理機構

　　　　Microscopic origin of voltage-controlled magnetic anisotropy effect

＜三輪 真嗣/辻川 雅人/白井 正文＞

　1．磁気異方性と電界効果

　2．磁気異方性の機構

　3．電界効果の機構

　4．磁気異方性の物理描像

　5．おわりに

第2節　電圧磁気異方性制御の材料設計 ＜野﨑 隆行＞

　1．はじめに

　2． 多結晶CoFeB/MgO構造におけるVCMA効果

　3．単結晶構造におけるVCMA効果

　4．化学反応等を伴うVCMA効果

　5．まとめ

第16章　半導体スピントロニクス材料

第1節　磁性半導体 ＜松倉 文礼＞

　1．はじめに

　2．II-VI族希薄磁性半導体

　3．III-V族希薄磁性半導体（強磁性半導体）

　4．おわりに

第2節　電界によるスピン制御 ＜新田 淳作＞

　1．はじめに

　2． スピン回転制御：電界効果スピントランジスタ

　3． スピン生成と検出：Stern-Gerlachスピンフィルター

　4． スピン緩和の抑制：永久スピン旋回状態の電界制御

　5．まとめと今後の展望

第3節　半導体量子構造の電子スピン波物性と制御 ＜好田 誠＞

　1．はじめに

　2． 半導体量子構造における電子スピン波と永久スピン旋回状態

　3．電子スピン波の生成・検出

　4．まとめと展望

第17章　分子スピントロニクス― Molecular spintronics ― ＜安藤 和也/三輪 真嗣＞

　1．分子スピントロニクスとは

　2． 自己組織化有機単分子膜によるRashba型スピン流変換素子の制御

　3． 分子/金属界面を利用したスピントロニクス現象の発現および制御

　4．おわりに

Ⅳ　先端計測・計算科学編

第18章　放射光計測

第1節　放射光XMCD ＜鈴木 基寛/中村 哲也/三輪 真嗣/小谷 佳範＞

　1．はじめに

　2．X線磁気円二色性（XMCD）測定とは

　3．総和則による磁気モーメントの算出

　4．XMCD測定の技術的事項

　5．電圧印加条件でのXMCD研究

　6．おわりに

第2節　放射光イメージング ＜白土 優/小谷 佳範＞

　1．はじめに

　2．交換バイアス系への適用

　3．走査型軟X線MCD顕微鏡と適用例

　4．電界駆動磁壁移動への適用

　5．おわりに

第19章　パルス光磁気計測 ＜飯浜 賢志/水上 成美＞

　1．はじめに

　2．磁化ダイナミクスと計測手法

　3． レーザー励起磁化歳差ダイナミクスを計測する光学系ならびにその原理

　4． さまざまな材料における超短パルス光を用いた計測の報告例

　5．まとめ

第20章　 スピントルク磁気共鳴（ST-FMR）

　　　　　－Spin-torque-induced ferromagnetic resonance－

＜三輪 真嗣/近藤 浩太＞

　1．スピントルク磁気共鳴（ST-FMR）とは

　2．磁気トンネル接合のST-FMR

　3．細線構造を用いたST-FMR測定

　4．おわりに

第21章　STEM法の基礎と応用 ＜大久保 忠勝＞

　1．はじめに

　2．STEM法による像観察

　3．STEM法による分析

　4．STEM-NBD法

　5．おわりに

第22章　テラヘルツ波を用いた計測 ＜中嶋 誠＞

　1．はじめに

　2．テラヘルツ吸収分光

　3． テラヘルツ波パルスによる超高速分光および磁気特性の制御

　4．磁性体素子のテラヘルツ光源への応用

　5．おわりに

第23章　第一原理計算 ＜三浦 良雄＞

　1．はじめに

　2．密度汎関数理論

　3．局所密度近似

　4．Kohn-Sham法

　5．さまざまな第一原理計算手法

　6．おわりに

第24章　マクロスピンシミュレーション ＜今村 裕志＞

　1．はじめに

　2．モデルと計算手法

　3．応用例

　4．おわりに

Ⅴ　応用編

第25章　磁気ストレージ

第1節　磁気ストレージの今日と将来展望 ＜田中 陽一郎＞

　1．磁気ストレージの歴史

　2．磁気ディスク装置の構造

　3．磁気ストレージの将来動向

第2節　記録方式 ＜田中 陽一郎＞

　1．面内磁気記録

　2．垂直磁気記録

　3．瓦記録方式

　4．エネルギーアシスト磁気記録方式

第26章　磁気センサ

第1節　GMR効果およびTMR効果の磁気センサへの応用

　第1項　GMR磁気センサ ＜長永 隆志/川野 裕司＞

　1．はじめに

　2．GMR素子の車載用回転センサ応用

　3．車載用回転センサの構成と原理

　4．素子特性の安定化

　5．高機能化

　6．まとめ

　第2項　TMR磁気センサ ＜大兼 幹彦/中野 貴文＞

　1．はじめに

　2．TMR磁気センサの動作原理

　3．TMR磁気センサの作製とその感度向上

　4．TMR磁気センサのノイズ低減

　5．TMR磁気センサ開発の展望

第2節　生体磁気センシング ＜藤原 耕輔/大兼 幹彦＞

　1．はじめに

　2． TMR磁気センサの高感度化と低周波ノイズの低減

　3．TMR磁気センサを用いた生体磁場測定

　4．今後の展望

第3節　IoT/IoHと磁気センサの将来展望 ＜熊谷 静似/中野 貴文/大兼 幹彦＞

　1．はじめに

　2．TMR電流センサ

　3．金属表面の微小傷検査

　4．インフラ構造物検査

　5．IoT/IoH用TMR磁気センサの将来展望

第27章　不揮発性メモリMRAM

第1節　MRAMの進展と将来展望 ＜與田 博明＞

　1．MRAM開発ニーズと動機

　2． スピントロニクスメモリ，MRAMの低消費電力化の進展

　3．スピントロニクスメモリ，MRAMの展望

第2節　垂直磁化STT-MRAM

　第1項　垂直磁気異方性材料の利用 ＜岸 達也＞

　1．動機と垂直磁化方式の選択

　2．Key実証：界面CoFeB

　3．まとめ

　第2項　金属/酸化物界面垂直磁気異方性の利用 ＜池田 正二＞

　1．はじめに

　2．CoFeB/MgO-MTJの熱処理耐性

　3．CoFeB/MgO-MTJのスケーリング

第3節　スピン軌道トルクMRAM ＜深見 俊輔＞

　1．はじめに

　2．スピン軌道トルク

　3．スピン軌道トルク磁化反転

　4．構　造

　5．動作方法

　6．特徴と課題

第4節　電圧トルクMRAM ＜野﨑 隆行＞

　1．はじめに

　2．VCMA効果を利用した磁化反転制御法

　3．電圧トルクMRAM実現に向けた課題

　4．まとめ

第5節　スピントロニクスメモリ，In-plane SOT-MRAM ＆ VoCSM ＜與田 博明＞

　1．動機とSOT＆VCMA

　2． 新規スピントロニクス物理，Spin-Hall効果とVCMA効果

　3． 面内磁気異方性を持つMTJを用いたIn-plane SOT-MRAM

　4． VoCSMに用いる記憶素子の構造とその基本特性とその活用方法

　5． Voltage-Control Spintronics Memory（VoCSM）を用いた不揮発性論理素子Beyond Memory application

　6．VoCSMを用いたIn-memory computing

　7．In-plane SOT-MRAMとVoCSMの応用

　8．まとめ

第6節　磁壁移動型MRAM ＜深見 俊輔＞

　1．はじめに

　2．構　造

　3．動作方法

　4．特　徴

　5．研究開発例

第28章　単結晶磁気トンネル接合素子と三次元積層化技術

第1節　大径ウェーハ上へのエピタキシャル成長 ＜薬師寺 啓＞

　1．はじめに

　2．背　景

　3．成膜装置

　4．Siウェーハ上のシード層開発

　5．Ni-Alシード層上エピタキシャルMTJ開発

　6．おわりに

第2節　ウェーハ貼合せと三次元積層技術 ＜髙木 秀樹＞

　1．はじめに

　2．ウェーハ貼合せ技術

　3．単結晶MTJ膜の三次元積層技術

第29章　不揮発性論理集積回路

第1節　エナジーハーベスト電力駆動省電力SoCへの展望 ＜遠藤 哲郎＞

はじめに

むすび

第2節　スピントロニクス回路/システムの基本構成要素

　第1項　記憶回路―レジスタ，メモリ― ＜夏井 雅典/小池 洋紀/馬 奕涛/羽生 貴弘＞

　1． Magnetic Flip-Flop Circuits （夏井 雅典）

　2． Magnetoresistive RAM （小池 洋紀・夏井 雅典）

　3． Functional Memories―多機能メモリ （馬 奕涛・羽生 貴弘）

　第2項　演算回路 ＜夏井 雅典/鈴木 大輔＞

　1． Nonvolatile Random Logic Circuits Design （夏井 雅典）

　2． Nonvolatile FPGA Design and Applications （鈴木 大輔）

　第3項　その他の基本構成要素 ＜崎村 昇＞

第3節　スピントロニクス回路/システム応用

　第1項　不揮発性マイクロプロセッサ/マイクロコントローラへの応用 ＜小池 洋紀/夏井 雅典＞

　1．はじめに

　2．ロジックLSIの低電力化技術

　3．不揮発性マイクロプロセッサ

　4．不揮発性マイクロコントローラ

　第2項　AIハードウエアの応用 ＜馬 奕涛/夏井 雅典＞

　1．AI Hardware for Image Recognition （馬 奕涛）

　2．MTJ-Based Binarized Neural Network （夏井 雅典）

　第3項　耐災害性を考慮した回路・システム実現 ＜羽生 貴弘＞

第4節　スピントロニクス集積回路の設計技術

　第1項　回路シミュレータSPICE上のスピントロニクス素子モデル ＜崎村 昇/夏井 雅典/羽生 貴弘＞

　第2項　スピントロニクス回路の設計フロー ＜夏井 雅典＞

第5節　スピントロニクス集積回路の集積化プロセス技術 ＜本庄 弘明＞

　1．はじめに

　2．MRAMの構造

　3．MRAMのプロセスインテグレーション

　4．おわりに

第6節　不揮発性論理集積回路が拓く未来 ＜遠藤 哲郎＞

　1．はじめに

　2．STT-MRAMの優位性

　3． STT-MRAM活用AIアプリケーションプロセッサ

　4．さいごに

第30章　高周波デバイス

第1節　高周波スピントロニクスの進展と将来展望 ＜久保田 均＞

　1．はじめに

　2．スピントルクが誘起する発振現象

　3．ポイントコンタクト型STO

　4．電流狭窄構造を持つSTO素子

　5．強磁性トンネル接合を用いたSTOの作製

　6．ソンブレロ型STO素子

　7．垂直磁化発振層/面内磁化固定層からなるSTO素子

　8．磁気渦型STO素子

　9．スピン軌道トルクによる発振

　10．スピントルク発振素子の将来展望

第2節　磁気渦スピントルク発振素子と同期現象 ＜常木 澄人＞

　1．はじめに

　2．磁気渦型スピントルク発振素子

　3．トンネル磁気抵抗素子を用いた磁気渦STO

　4．磁気渦STOのアレイ化

　6．まとめ

第3節　スピントルク検波素子 ＜鈴木 義茂＞

　1．はじめに

　2．線形応答スピントルク検波素子

　3．非線形応答スピントルク検波素子

　4．発振を伴うスピントルク検波素子

第4節　高周波デバイスの各種応用 ＜田丸 慎吾＞

　1．はじめに

　2．高周波信号源

　3．フェーズドアレイ

　4．磁場センサー

　5．磁気記録

　6．むすび

第31章　新機能デバイス

第1節　物理乱数発生素子Spin dice ＜福島 章雄＞

　1．乱数と物理乱数発生器

　2．スピンダイス：電流磁化反転の確率的振る舞いを用いた物理乱数発生器

　3．まとめと展望

第2節　スピン波デバイス ＜後藤 太一/関口 康爾/井上 光輝＞

　1．はじめに

　2．スピン波の基礎

　3．スピン波ロジックデバイス

　4．おわりに

第3節　異常ネルンスト効果とその熱電デバイス応用 ＜酒井 明人/中辻 知＞

　1．はじめに

　2．熱電変換

　3．トポロジカル磁性体の物理

　4．トポロジカル磁性体で見つかった巨大異常ネルンスト効果

　5．おわりに

第4節　ニューロモルフィックデバイス・回路 ＜常木 澄人/谷口 知大＞

　1．はじめに

　2．AI技術とスピントロニクス素子

　3．スピントルク発振素子を用いたANN

　4．記憶容量の評価

　5．スピントロニクス素子におけるカオス励起

　6．まとめ

第5節　IV族半導体への電気的スピン注入と検出 ＜齋藤 秀和＞

　1．4端子非局所配置

　2．3端子非局所配置

　3．3端子磁気抵抗配置

　4．2端子局所配置

第6節　スピンを用いた量子センサ―ダイヤモンドNV中心― ＜水落 憲和＞

　1．量子センサとは

　2．ダイヤモンド中のNV中心と単一スピン計測

　3．感度と空間分解能

　4．コヒーレンス時間の長時間化とダイナミックレンジ

　5．むすび

第32章　スピントロニクスが切り拓く超低消費電力エレクトロニクスの世界 ＜佐橋 政司＞

　1．はじめに

　2．スピントロニクスが切り拓く超低消費電力エレクトロニクスの世界

　3．さいごに