51探花

【本学研究者情报】

〇大学院理学研究科物理学専攻　教授　是常隆

【発表のポイント】

• ノンコリニア反强磁性体を用いた磁気トンネル接合を理论的に设计し、大きなトンネル磁気抵抗効果が现れることを计算により予测しました。
• 応用上有望なノンコリニア反强磁性材料と、代表的な絶縁材料を用いた、反强磁性トンネル接合の実用化につながる理论予测です。
• 本研究の成果は、高密度?超高速?低消费电力で动作する磁気メモリの开発の设计指针となることが期待されます。

【概要】

東京大学大学院理学系研究科物理学専攻の田中克大特任助教（研究当時）、見波将特任助教（研究当時）、中辻知教授、有田亮太郎教授（兼：理化学研究所創発物性科学研究センター チームディレクター）、JSR株式会社RDテクノロジー?デジタル変革センターの栂裕太主事、東京都立大学大学院理学研究科物理学専攻の野本拓也准教授、東北大学大学院理学研究科物理学専攻の是常隆教授は、第一原理計算（注1）を用いて、ノンコリニア反強磁性体（注2）Mn3Snと酸化マグネシウムを組み合わせた磁気トンネル接合（MTJ）（注3）を設計し、巨大なトンネル磁気抵抗（TMR）効果（注3）が現れることを理論的に予測しました。この成果は、反強磁性トンネル接合デバイスの設計開発の指針となり、将来的に超高速?低消費電力で動作する高密度な不揮発性磁気メモリ（注4）の開発につながることが期待されます。

本研究成果は2026年4月16日に米国物理学会誌Physical Review Materialsに掲載され、注目論文としてEditors' Suggestionに選出されました。

なお、本研究成果は東京大学とJSR株式会社との共同研究、社会连携講座「トポロジカル物質?デバイス創造講座」での研究活動を通して得られたものです。

Mn₃Sn/MgO/Mn₃厂苍磁気トンネル接合。

【用语解説】

（注1）第一原理计算
物质の性质を量子力学の基本原理に基づいて计算する方法です。第一原理计算では、実験データや経験的に决まるパラメータを用いず、原子の种类と位置の情报のみから直接的に物质の电子状态や物性を予测するため、物质の个性を取り入れた高精度な予测が可能となります。

（注2）反强磁性体、ノンコリニア反强磁性体
磁性体中の磁気モーメントが互いに打ち消し合うことで、磁化が全体としてゼロとなる磁性体を反强磁性体と呼びます。反强磁性体のなかでもとくに、磁気モーメントが平行に并んでいないものをノンコリニア反强磁性体と呼びます。

（注3）磁気トンネル接合（惭罢闯）、トンネル磁気抵抗（罢惭搁）効果
二つの磁性金属层と、その间に絶縁体薄膜层を挟んで接合した多层膜系を磁気トンネル接合（惭罢闯）と呼びます。磁気トンネル接合では、量子力学的なトンネル効果によって电流が流れますが、二つの磁性金属层の持つ磁気モーメントの相対的な向きが平行な状态と反平行な状态とで电気抵抗値が変化することがあり、これをトンネル磁気抵抗（罢惭搁）効果と呼びます。惭罢闯、および罢惭搁効果の评価指标として、その二つの状态间での电気抵抗比で表される、罢惭搁比があります。二つの磁性金属层の持つ磁気モーメントが平行?反平行な场合における惭罢闯の抵抗値をそれぞれR_P、R_APとしたとき、罢惭搁比は (R_AP-R_P)/R_P × 100 [%]で与えられます。この罢惭搁比が高いほど、情报読み出しの感度が高くなり、より优れた磁気メモリとして动作するようになります。

【论文情报】

雑誌名：Physical Review Materials
題　名：Ab initio study of magnetoresistance effect in Mn3Sn/MgO/Mn3Sn antiferromagnetic tunnel junction
著者名：Katsuhiro Tanaka, Yuta Toga, Susumu Minami, Satoru Nakatsuji, Takuya Nomoto, Takashi Koretsune, and Ryotaro Arita
DOI:

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