Facility – Yoshishige Suzuki Lab, Osaka University

磁性薄膜成長装置/Film growth

分子線エピタキシー装置/Molecure Beam Epitaxy
(原子層制御された単結晶多層膜を作製できる/
Growth of atomically controlled ultrathin epitaxial films)

原子層を制御して積層した単結晶ナノ構造の断面電子顕微鏡写真(物材研・産総研と共同研究)(STEM image of an atomically controlled epitaxial multilayer, with NIMS and AIST)

スパッタ成膜装置/Sputter deposition
(原子層オーダーの多層膜を効率よく作製できる/
Efficient growth of ultrathin multilayers)

微細加工装置/Micro fabrication

電子ビーム露光装置/Electron Beam Lithography
(100nm程度までの素子の露光ができる/Lithography of
devices down to 100 nm level)

イオンミリング装置/Ion milling
(原子層オーダーで正確に膜を削ることができる/
Atomically controlled milling system)

*作製する素子の例/Examples of the devices*
*(　Left：微小磁性体リザバー計算機 /Reservoir calculator*
*Right：スキルミオンブラウニアン計算回路 /Skyrmion Brownian circuit )*

測定装置/Measurement systems

高周波特性測定装置/High frequency measurement system
(GHz帯のスピン波の伝搬特性などを評価/Generation and detection of spin waves in GHz range)

*磁気光学顕微鏡, ULVAC, 産総研との共同研究*/MOKE(Magneto-optical Kerr effect) microscope with ULVAC and AIST
*(右は観察中のスキルミオン列/Right screen shows observed s*krmions in wires)

磁気光学顕微鏡で観察したスキルミオンのブラウン運動/Brownian mortion of skrmions

SPring-8に開発中の微小領域磁気特性観察装置の操作画面 / Control panel of the nano-scale magnetic propertiy measurement system under development

「ナノスピントロニクス」の創成/”Nano-Spintronics”

私たちの研究室では「電荷」と「スピン」の物性が絡み合う現象をナノの世界で巧みに実現する「ナノスピントロニクス」の創成/発展を目指します。

このために高品位な金属単結晶ナノ構造をはじめとする新物質におけるスピンの動的な振る舞いを磁界・電界・光・スピン流などを駆使して制御します。

具体的には金属の超薄膜化によるスピンの電界による制御の実現、超薄膜化した界面に生じる反対称交換相互作用(DMI)による磁気スキルミオンの生成とその電界による制御。そして、これらの現象を用いた、超高感度センサーや情報熱力学的素子を研究します。さらには、これらを組み合わせたゼロエネルギー計算機(ブラウニアン計算機)や人工知能(AI)チップの提案を目指します。

We create and develop the research field of “nano-spintronics”, in which the two possessions of an electron, “charge” and “spin”, are utilized simultaneously to actualize novel phenomena.

For this purpose, we try to control dynamic properties of spins in the new materials like high quality metallic nanostructures by using magnetic and electric field, photons, and spin-current. In concrete, we realize the electric field control of magnetism in metallic ultrathin films and create skyrmions in the ultrathin magnetic layers with interfacial antisymmetric exchange interaction (DMI). We also try to use those novel phenomena to create ultra-high sensitive field sensor and information thermodynamic devices. Finally, we integrate those devices to realize zero energy computer (Brownian computer) and AI-chips.