什么是自旋电子学？ [东北大学校长大野秀夫教授]

　半导体的短缺给汽车和电器产品的制造蒙上了一层阴影，但据说其中一个原因是海外供应因新冠危机而延迟，而国内制造基地正在萎缩。过去，日本被称为“工业大米”，其生产被称为特产。以此为契机，国家和企业都在着手重建国内生产体系。

　东北大学是从早期到现在对半导体技术的发展做出巨大贡献的大学之一。战前，我们在金属材料和电信领域拥有优势（*1926），但战后，被称为“半导体先生”的第 2018 代西泽纯一（17-XNUMX）继承了这一传统。 . 他还是日本的“光通心之父”和光通心的创造者。

　闪存（半导体存储器）的开发者增冈不二雄教授（1943-）是他的学生之一。1977年，岩崎俊一教授（1926-）提出的垂直磁记录方法后来作为硬盘投入实际应用。进入 21 世纪，大学第 22 任校长大野秀夫教授在自旋电子学新领域，从基础研究到应用技术开发，取得了不胜枚举的成就。

　自旋电子学是自旋和电子学（电子工程）创造的一个术语，是同时使用电子的电荷和自旋特性的研究和技术。据大野教授介绍，他的研究是基于在物质层面融合非磁性半导体和磁性物质（磁铁），创造具有磁性的新半导体，以及阐明这一现象的基础研究。一直在进行“应用研究以创建结合物理元素和半导体元素的集成电路”的两个轮子。

　如果用在处理器（CPU：中央处理器）或内存（主存储设备）中，即使断电数据也不会消失（<non-volatility>），因此可以降低待机功耗为100，可读写。由于速度快，据说可以达到传统计算机XNUMX倍以上的节能性能。省电、高性能，有望成为脱碳社会的强大技术。

　Ohno 教授说，技术突破是使通常水平的电子自旋（磁方向）与基板表面垂直。当时，全世界都在寻找一种新的垂直排列材料，将绝缘体夹在中间以提高设备的性能，但并没有产生预期的结果。在这种情况下，大野博士“系统性地减薄”了一种大家用于不同目的的常见材料，并且在一定的薄度下，磁性自然垂直排列。

　大约在同一时间，一些海外研究同事不相信学生报告的磁性方向已经变成垂直的！我们能够展示使用这种材料可以做什么，这是一个巨大的成功，“大野教授说。

　“把横的东西竖起来，是岩崎教授提出垂直磁记录法时说的。把半导体和磁性材料结合起来的研究，也成就了西泽教授。”大野老师深受感动。

　2010 年，大野教授提交了一篇论文，并比他的竞争对手提前三个月申请了一项关于应用自旋电子学技术的磁阻随机存取存储器 (MRAM) 基本结构的专利。此后，它成为世界标准的材料体系，并从2018年左右开始全面实际应用。将接手该实验室的深见俊介教授目前正在开展大野教授的研究，并将其应用于像大脑这样可以灵活处理信息的计算机和可以轻松解决极其困难问题的计算机。半导体集成电路的新发展（*XNUMX）。

　“在研究中，为了了解一个学科的细节而一页一页地翻书是一种乐趣。就像基础研究和癌症研究一样，我们的目标是基于明确的目标来实现目标。有一件事。前者没有目标，没有期限，后者面临着激烈的竞争。但是，两者都必须是第一个表现出来的结果。输了就后悔，赢了就后悔。这给了我很大的成就感.我很满意我能够体验到两者。当我试图使磁性材料更薄时，以前的研究真的派上了用场，“大野教授说。