【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.31】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0119
利用課題名 / Title
人工スピンアイスの作製
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
人工スピンアイス (ASI) , 静磁気結合
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
久保田 均
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
人工スピンアイス (Artificial Spin Ice : ASI) は、基礎物理と工学的応用の両面から注目を集めている。ASIは、静磁気結合したサブミクロンサイズの磁性体が密接に配列したもので、磁気結合に起因したフラストレーションが生じる。フラストレーションは、磁気モノポールなどの磁性体単体では起こりえない新奇な磁気ダイナミクスを生み出し、その現象を利用したレザバー計算が提案されている。本研究では、サブミクロンサイズの強磁性セルを用いて人工スピンアイスを作製する実験をおこなった。
実験 / Experimental
【利用した主な装置】
【NPF093】高速電子ビーム描画装置(エリオニクス)
【実験方法】
産業技術総合研究所所属研究室にて、熱酸化膜付きシリコン基板上に強磁性多層薄膜をスパッタ法により形成し、その薄膜上に電子線レジストを塗布した。電子線リソグラフィーは、産総研ナノプロセシング施設（高速電子ビーム描画装置(エリオニクス)）において行った。描画後、所属研究室において現像を行い、レジストパターンを形成した。その上にTiを蒸着しリフトオフ法によりTiハードマスクを形成した。その後、イオンエッチングにより強磁性薄膜のセルを形成した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 1 に、今回の作製で得られた試料の表面の電子顕微鏡写真を示す。1つのセルは長さ800 nm、幅150 nmの楕円形で、合計72個のセルから構成されている。最も小さいセル間の距離は約50 nmと小さい。このように近接したセル配置を実現できたことから強い静磁気結合が期待できる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Scanning electron micrograph of an artificial spin ice with honeycomb structure.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は、科学研究費補助金基盤研究S(20H05655)の支援を受けた。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件