北海道大学の古賀貴亮准教授の研究グループは神戸大学、慶應義塾大学、NTTと共同で、電流として流れている電子をスピンの状態に応じてふるいにかける方法を開発しました。電子が持つスピンを用いたデバイスの開発の道を大きく広げることになるでしょう。

 現在のコンピュータに使われている半導体デバイスは電子が持つ電荷という性質、いわゆるマイナスの電気を利用して動作しています。しかしこの方式では性能向上の限界が近づいています。これを打開する道として電子が持つもう一つの性質であるスピンを使う方法が検討されています。普通は半導体も含めてほとんどの物質中で、左回りと右回りの電子は対をなしてスピンの性質を打ち消し合った状態で存在します。スピンを使った半導体デバイスの実現には、これらを引き離してスピンの性質を復活させることが不可欠です。

今回の研究の目的は、スピンの性質を復活させるスピン生成が起こる条件を理論的に予測することです。このために想定したのはインジウム、ヒ素などからできた配合が異なる2種類の半導体を交互に5層重ねることで、流れる電子を落とし穴のように閉じ込める作用がある素子です。ここに閉じ込められた電子に磁気をかけることで2種類のスピンを選別することができることを理論的に明らかにしました。

こうして現れる電子のスピンを活用することが次世代半導体デバイス開発のカギになると考えられており、今後のコンピュータの性能向上の原動力になることが期待されています。しかし今回の研究は理論的にスピン選別の方法を予測することに成功したに過ぎず、今後は実験レベルで実現されることが待たれます。

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大学ジャーナルオンライン編集部

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