大阪大學和東京工業大學開發出了可將利用電子磁性（自旋）的MRAM（磁隨機存取記憶體）寫入電力降至原來的千分之一的技術。這是透過改良構成存儲元件的薄膜層壓構造，可以使用電壓而非電流寫入資訊而實施的。計劃5年後投入使用。
開發通過量電壓寫入資訊的方法（提供：大阪大學）
MRAM是新一代記憶體的候選之一，具有非易失性等特點，但由於寫入資訊是通過量電流流過存儲元件來實施的，因此會消耗大量的電能。作爲克服這個缺點的方法，研究團隊提出了用電壓代替電流來寫入資訊的方法。由於寫入時不產生電流，可將能量消耗降至原來的千分之一左右。
具體方法之一是把存儲元件使用的材料改爲施加電壓後會變形的壓電材料。向壓電材料施加電壓後，材料會變形併產生應變；設法使這種應變到達存儲元件的記錄層，便可透過應變改變記錄層的磁性（磁化）方向，從而寫入資訊。
壓電層和強磁材料之間加入了鐵材料使得低溫成膜成爲可能（提供：大阪大學）
爲實施該技術，研究團隊開發了在含鉛和鎂等的壓電材料「PMN-PT」上，對含鈷和鐵等的哈斯勒合金（強磁材料）進行高品質成膜的技術。向這種層壓結構施加電壓時，壓電材料產生的應變會蔓延到相鄰的強磁材料中，改變磁化方向。利用這一點就可以製作通過量電壓寫入的存儲元件。
爲在壓電材料上形成哈斯勒合金的晶體膜，過去需要在500℃以上的高溫下進行熱處理。但這種方法存在哈斯勒合金與壓電材料受熱發生反應，導致記憶體性能劣化的問題。
因此，研究團隊進行了改良，在哈斯勒合金與壓電材料之間夾入一層厚0.3奈米（奈米爲10億分之1米）的鐵。由此以300℃的低溫在壓電材料上製備了高品質哈斯勒合金。
分析發現，鐵層有助於哈斯勒合金的晶體成長。表示施加的電壓對改變磁化方向的貢獻程度的「磁電耦合係數」也滿足電壓寫入所需的標準。重複改變應用於MRAM所需的磁化方向的實驗也取得了成功。
實用化面臨的課題是確立壓電材料的成膜技術。此次的壓電材料採用了預先成膜的市售基底層材料。研究團隊中的大阪大學教授浜屋宏平表示：「開發形成薄壓電材料薄膜的技術是必要的」。現已開始與名古屋大學和東京工業大學等合作推進開發。計劃5年後確立可用於MRAM量產的製造技術。
日文：松元則雄、《日經產業新聞》，2022/6/8
中文：JST客觀日本編輯部
