スピントロニクスの基礎と応用および研究最前線

「スピントロニクス (Spintronics) 」とは、「電荷」とともに「スピン」の自由度を積極的に用いた材料・デバイス・システムの研究開発を行い、将来の革新的なエレクトロニクス、情報技術および量子情報科学技術の創成に貢献しようとする分野です。 　学術的には、現代のナノサイエンスとナノテクノロジーを用いて、200年以上の歴史をもつ「電気」「電流」の体系に、20世紀初めに発見され相対論的量子力学の帰結である「スピン」の自由度を融合させた新しい科学と知の体系を創ろうとする活動です。スピントロニクスに関する基礎的な研究は20世紀末から始まり、21世紀になって基礎と応用の両面で急速に発展し、世界中で研究開発競争が繰り広げられている最もホットな科学技術分野といえます。スピントロニクスの技術はすでにハードディスクなどの大容量記録装置・ストーレージや磁気抵抗ランダムアクセスメモリなど次世代不揮発性メモリの分野で使われています。また、近年では半導体デバイス技術との融合が真剣に検討されるようになり、ポストムーア時代 (微細化による高性能化の限界に達した後) の将来技術としての期待も高まっています。さらに最近の研究の急速な進展により、スピントロニクスと密接に関連する量子科学技術などとも融合し、新しい情報技術の発展に寄与することが期待されており、基礎から応用まで様々な研究開発が国内外で進みつつあります。 　本セミナーでは、初学者向けに、スピントロニクスの基礎から始めてその応用と研究の最前線 (その一端) までをわかりやすく解説します。

1. 基礎
   1. 量子力学と固体物理学の基礎
   2. 固体のバンド構造とその応用
   3. 原子の磁気モーメント、軌道とスピン、スピン軌道相互作用
   4. 強磁性体の性質とバンド構造
   5. フェリ磁性、反強磁性
   6. 電流とスピン流
2. 金属を用いたスピントロニクス
   1. 巨大磁気抵抗効果 (GMR)
   2. トンネル磁気抵抗効果 (TMR)
   3. スピン注入磁化反転、スピン移行トルク、スピン軌道トルク
   4. GMR、TMRを用いたデバイス
3. 半導体を用いたスピントロニクス
   1. 強磁性半導体
   2. スピン注入、輸送、検出
   3. 半導体 (Si) スピントロニクスデバイス
   4. ポストムーア時代のデバイス
4. 新しい物質や現象の開拓と将来の研究動向
   1. スピン軌道相互作用とその応用
   2. トポロジカル物質
   3. 量子情報デバイス
   4. スピンと熱 (スピンカロリトロニクス)
   5. その他
• 質疑応答