[发明专利]自旋电子器件、磁存储器以及电子设备

说明书

提供自旋电子器件、磁存储器以及电子设备，能够在不依赖于特定材料的情况下生成大自旋流。自旋电子器件(1)具有导电层(2)、载流子迁移率或电导率比导电层(2)低的导电层(3)、以及导电层(2、3)之间的边界区域(4)。边界区域(4)具有载流子迁移率或电导率的梯度，通过由该梯度产生的电子的速度场的旋转来生成自旋流。

技术领域

本公开涉及自旋电子器件、磁存储器以及电子设备。本申请主张基于2018年9月5日申请的日本申请第2018-165900号的优先权，援引了所述日本申请中记载的全部记载内容。

背景技术

在非专利文献1、2中，公开了源于磁性体的磁化运动的自旋的扩散运动有关的研究。另外，在非专利文献3、4中，公开了在铂(Pt)等贵金属中上自旋和下自旋相互逆向散射的相对论效应有关的研究。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Mizukami et al.，“The study on ferromagnetic resonancelinewidth for NM/80NiFe/NM(NM＝Cu，Ta，Pd and Pt)films”，Japanese Journal ofApplied Physics，40(2A)，p.580，(2001)

非专利文献2：Urban et al.，“Gilbert Damping in Single and MultilayerUltrathin Films：Role of Interfaces in Nonlocal Spin Dynamics”，Physical ReviewLetters，Volume87，217204，(2001)

非专利文献3：Kato et al.，“Observation of the spin Hall effect insemiconductors”，Science，Volume 306，pp.1910-1913(2004)

非专利文献4：Kimura et al.，“Room-temperature reversible spin Halleffect”，Physical Review Letters，Volume 98，156601(2007)

非专利文献5：Chen et al.，“Spin-torque and spin-Hall nano-oscillators”，Proceedings，IEEE，Volume 104，pp.1919-1945(2016)

非专利文献6：An et al.，“Spin-torque generator engineered by naturaloxidation of Cu”Nature Communications，7，13069(2016)

发明内容

发明要解决的课题

自旋流是不伴随电荷的自旋角动量流，可以广泛地用于各种自旋电子器件的控制。由于不伴随电荷，所以不产生焦耳热，能够显著降低电子器件的能量消耗。此外，自旋流比奥斯特磁场更有效地带来磁化转矩。自旋流具有使直接面对微细化带来的高性能化的原理上的界限的晶体管、随机存取存储器、逻辑运算元件之类的电子器件的性能飞跃性地提高的可能性。

现有的自旋流生成理论是以物质中存在的自旋轨道相互作用(Spin OrbitInteraction；SOI)为基础的。已知SOI是物质固有的现象，在铂、钽、钨或铋之类的原子序号大的稀有金属中增强。因此，使用材料受到限制而成为抑制自旋流强度进一步提高的主要原因。

本公开的目的在于，提供能够在不依赖于特定材料的情况下生成大自旋流的自旋电子器件、磁存储器以及电子设备。

用于解决课题的手段