フッ化物をトンネル障壁に用いた磁気メモリー素子を開発―脳型コンピューティング用メモリー技術に展望：産業技術総合研究所
(2022年1月28日発表)
（国）産業技術総合研究所は1月28日、フッ化物をトンネル障壁に用いた新構造の磁気メモリー素子（MRAM）を作製し、磁気記録保持特性を改善することに成功したと発表した。低消費電力と高い記録保持特性が求められる脳型コンピューティング用MRAMの開発促進が期待されるという。
開発したのは磁気トンネル接合素子（MTJ素子）と呼ばれるMRAMの心臓部。
MTJ素子は1nm(ナノメートル、1nmは10億分の1m)程度のトンネル障壁層を磁性薄膜でサンドイッチ状にした構造からなり、磁性薄膜の磁化の向きによって情報を半永久的に保存できる。
この特性を生かすと待機電力を必要としない不揮発性メモリーとなり得ることなどから高度情報処理を目指す脳型コンピューティングへの適用が考えられている。ただ、非常に薄い磁性層を用いる必要があるため高い記録保持特性の確保が課題とされていた。
研究グループは今回、トンネル障壁層に、フッ化リチウム（LiF）と酸化マグネシウム（MgO）を組み合わせた複合トンネル障壁層を用いた新構造のMTJ素子を開発した。
鉄とMgOの間にわずか1～2原子層の非常に薄いLiFを導入することで、鉄の磁化の向きが膜面垂直方向に安定化し、垂直磁気異方性がMgOのみを用いた従来構造より約2倍に向上することを見出した。
垂直磁気異方性は情報の記録保持特性の指標であり、垂直磁気異方性の改善は記録保持特性の向上につながる成果である。
この新構造MTJ素子は次世代の電圧書き込み型MRAMにおいてもギガビット級の大容量化を可能とし、低消費電力性と高い記録保持特性を必要とする脳型コンピューティング用MRAMの開発を加速する技術として期待されるという。
