スピンとは？

磁界の大きさや向きが時間的に変化するときだ電流 が流れる→電磁誘導

原子核の回りの電子の円運動

電荷が円運動を行う　←→　円電流と等価

電子には波の性質がある

電子の軌道が波長の整数倍の長さしか取り得ない

軌道の状態が連続ではなく不連続(とびとび)になる
　　　　　　↓
エネルギーの値がとびとびになる(量子化)

光の吸収を通して波長から状態遷移を調べる

• 古典的な議論からは出てこないはずの分裂
• 電荷が表面に分布した球体が自転して作り出す電流と等価なため磁気モーメ ントになる

• 原子の磁性はスピンで決まる
• 材料全体ではどうなる？

磁化
単位体積当りの磁気モーメント

材料全体の磁気特性は「磁化」を用いて表す

物質に磁界を印加したときの磁化の変化を示す曲線

反磁界
磁気異方性

ENIACの頃の計算機の主記憶装置

リング一個で1ビット
大きさがcmの単位

　　　↓

半導体メモリに置き換わる

磁気記録は補助記憶装置に

• テープ
• ディスク

外部磁場により磁化が平行にそろうときに電気抵抗が大きく減少
最大で50%以上

抵抗変化は10%程度

間のCuを絶縁物に 替えたトンネル磁気抵抗 だと20% 程度の抵抗変化

• 低電圧動作
• DRAMよりも高密度の可能性
• 高速スイッチング

メモリセル概念図

縦と横のリード線に電流を流し交点に当たるセルの磁化を反転させる

井戸型ポテンシャルによる模式図

電荷の間に働く力を求めたクーロンにちなんで静電的なものにクーロンという言 葉を使う

グラニュラー構造
強制的に固溶させた後熱処理などにより相分離させる

粒径が小さい(~nm)ときには電子一個の移動でも電気的中性が破られることで余 分なエネルギーが必要になる

帯電エネルギーと電場のエネルギーの大小関係が問題

• 現状では動作温度が1K以下
• 熱の効果により電子の移動が室温では検出できない

現在の微細加工技術では実現不可能

• 電子線リソグラフィ
• リフトオフ
• ドライプロセス

　　　　　→半導体技術の流用

自己組織化

• ブレークジャンクション
• ポイントコンタクト
• カーボンナノチューブ
• 異方性エッチング

基板微動式真空蒸着法

光学顕微鏡 1μm程度まで		反射率や透過率の差
電子顕微鏡 原子サイズまで	透過型電子顕微鏡 走査型電子顕微鏡	観察のために試 料に特殊な加工
走査プローブ顕微鏡 原子サイズまで	走査トンネル顕微鏡 原子間 力顕微鏡	試料の高さ情報を特 殊なプローブで画像化

非接触 → 感度に問題

接触 → 高分解能，摩擦力の問題

磁気的な構造を高分解能で測定し，表面構造との相関を調べる

チップと試料の間の力 引力　→　振動数減少 斥力　→　振 動数増加