研究者詳細

顔写真

ノムラ　ヒカル
野村　光
Hikaru Nomura
所属
国際放射光イノベーション・スマート研究センター　横幹研究部門　国際連携スマートラボ
職名
准教授
学位

  • 博士（工学）（大阪大学）

  • 修士（工学）（大阪大学）

経歴 8

  • 2023年1月 ～ 継続中
    東北大学　国際放射光イノベーション・スマート研究センター　准教授

  • 2022年4月 ～ 2022年12月
    大阪大学 基礎工学研究科 物質創成専攻　准教授

  • 2019年4月 ～ 2022年3月
    大阪大学 基礎工学研究科 物質創成専攻　講師

  • 2018年12月1日 ～ 2019年3月31日
    大阪大学 基礎工学研究科　講師

  • 2008年4月1日 ～ 2018年11月30日
    大阪大学 工学研究科 マテリアル生産科学専攻　助教

  • 2006年4月1日 ～ 2008年3月31日
    大阪大学 工学研究科 精密科学・応用物理学専攻　特任研究員

  • 2005年10月1日 ～ 2006年3月31日
    大阪大学 工学研究科　特任研究員

  • 2005年6月1日 ～ 2005年9月30日
    大阪大学 工学研究科 精密科学・応用物理学専攻　特任研究員

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所属学協会 1

  • 日本磁気学会

研究分野 1

  • ナノテク・材料 / 金属材料物性 /

論文 52

  1. OpenLabSPM: Bare bone package of LabVIEW-based scanning probe microscope controller

    Hikaru Nomura, Junsuke Yamanishi

    AIP Advances　14　(9)　2024年9月1日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0211126 　

    eISSN：2158-3226

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    With the extensive proliferation of scanning probe microscopy (SPM)-related technologies, there is a growing demand for a fully customizable SPM controller. In response, we have developed an SPM controller that allows users to incorporate additional functions using LabVIEW, a graphical programming language. This controller incorporates fundamental features such as one-dimensional and two-dimensional scanning, feedback control, and slope compensation. In addition, it includes capabilities to restrict the speed of probe movement and safeguard the probe. Our system consists of a host personal computer (PC) running the Windows operating system and a National Instruments Reconfigurable Input/Output board equipped with a field programmable gate array (FPGA). The FPGA supports real-time deterministic processing, including feedback and probe protection functions, operating asynchronously from the host PC through data exchange via direct memory access first-in-first-out. The system features a graphical user interface on the Windows OS, supplemented by a character-based user interface that utilizes command strings in JavaScript object notation format. Furthermore, we provide wrappers for these commands using the Python programming language. We anticipate that our fully customizable bare born package of LabVIEW-based controller will prove beneficial for researchers utilizing SPM and those managing instruments requiring scanning and feedback control.

  2. Hysteresis-free voltage gating of the skyrmion

    Mikito Kasagawa, Soma Miki, Ken Tanaka Hashimoto, Akifumi Shimmura, Ryo Ishikawa, Yoichi Shiota, Minori Goto, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    Applied Physics Letters　2024年3月18日

    DOI： 10.1063/5.0192981 　

  3. Magnetoresistance ratio in magnetic tunnel junction with silicon diffused MgO barrier

    Tatsuki Watanabe, Minori Goto, Yuichiro Ando, Tsubasa Watakabe, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    Applied Physics Express　17　(1)　013001-013001　2023年12月26日

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.35848/1882-0786/ad0ba1 　

    ISSN：1882-0778

    eISSN：1882-0786

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    Abstract We demonstrated a magnetic tunnel junction (MTJ) consisting of Fe/MgO-Si-MgO/Fe. Si layer was deposited at room temperature and at 700 °C; when deposited at 700 °C, Si diffused into the MgO layer. The MTJ with silicon deposited at 700 °C attained high MR ratios of up to 38.7 and 2.9% at tSi = 0.19 and 1.3 nm, respectively. Low-temperature measurements established that the temperature dependence of the MR ratio and resistance between MTJs with and without diffused silicon are significantly different. This behavior confirms that the Si-MgO channel acts as an impurity semiconductor in the MTJ.

  4. Magnetization Process of Stadium-Shaped Magnetic Tunnel Junction Cells for Artificial Spin Ice

    Hitoshi Kubota, Sumito Tsunegi, Kay Yakushiji, Tomohiro Taniguchi, Shingo Tamaru, Tatsuya Yamamoto, Atsushi Sugihara, Ryo Matsuura, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    IEEE Transactions on Magnetics　59　(11)　1-4　2023年11月

    出版者・発行元： Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI： 10.1109/tmag.2023.3291380 　

    ISSN：0018-9464

    eISSN：1941-0069

  5. Spatial control of skyrmion stabilization energy by low-energy Ga+ ion implantation 査読有り

    S. Miki, K. Hashimoto, J. Cho, J. Jung, C. Y. You, R. Ishikawa, E. Tamura, H. Nomura, M. Goto, Y. Suzuki

    Applied Physics Letters　122　(20)　202401　2023年5月15日

    DOI： 10.1063/5.0153768 　

  6. Annealing process of Co-Fe-B based multilayers showing skyrmion Brownian motion

    Minori Goto, Ryo Ishikawa, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    AIP Advances　13　(2)　025216-025216　2023年2月1日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/9.0000582 　

    eISSN：2158-3226

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    Skyrmions are topological spin textures that exhibit Brownian motion in solids. They have attracted increasing research interest in terms of realizing a device that utilizing stochastic behavior and investigating new physical phenomena. However, skyrmions that exhibit Brownian motion are sensitive to changes in magnetic properties and are easily affected by aging variation. For instance, although skyrmions appear in a sample immediately after fabrication, they sometimes disappear after few weeks. This characteristic prevents the reproducibility experiment and affects device stability. In this study, we demonstrated that aging variation can be suppressed by annealing in air for only 3 min, which is an easy and rapid method. We investigated the change in the magnetic properties by annealing and air exposure and found that the main mechanism of aging variation is oxidation of the sample surface. The magnetic properties of samples with Pt and thick SiO2 capping were analyzed, and we demonstrated that aging variation can be suppressed by avoiding surface oxidation. Our work accelerates the research of fundamental physics regarding skyrmion Brownian motion and of device applications utilizing stochastic system.

  7. Controlling the creation/annihilation and distribution of magnetic skyrmions by manipulating an externally applied voltage

    Ryo Ishikawa, Minori Goto, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    Applied Physics Letters　121　(25)　252402-252402　2022年12月19日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0128385 　

    ISSN：0003-6951

    eISSN：1077-3118

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    Magnetic skyrmions are currently gaining attention owing to their potential to act as information carriers in spintronic devices. However, conventional techniques which rely on modulating the electric current to write or manipulate information using skyrmions are not energy efficient. Therefore, in this study, a Ta/Co–Fe–B/Ta/MgO junction that hosts a skyrmion was utilized to fabricate a device to investigate the effect of applying a voltage in the direction perpendicular to the film plane. Magneto-optical Kerr effect microscopy was performed in a polar configuration to observe the difference in the perpendicular magnetic anisotropy by observing the behavior of the magnetic domain structure and the skyrmions. Our findings suggest that voltage-induced magnetic domain structure modulation and the creation/annihilation of skyrmions are both possible. Furthermore, manipulation of skyrmions was realized by utilizing repulsive magnetic dipole interaction between the voltage-created skyrmion and skyrmion, exhibiting Brownian motion, outside the top electrode. Thus, our proposed method can enable controlling the creation and annihilation of skyrmions and their positions by manipulating the externally applied voltage. These findings can advance unconventional computing fields, such as stochastic and ultra-low-power computing.

  8. Hybrid mode atomic force microscopy of phase modulation and frequency modulation

    Tatsuya Yamamoto, Masato Miyazaki, Hikaru Nomura, Yan Jun Li, Yasuhiro Sugawara

    Microscopy　72　(3)　236-242　2022年11月2日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/jmicro/dfac057 　

    ISSN：2050-5698

    eISSN：2050-5701

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    Abstract We propose hybrid phase modulation (PM)/frequency modulation (FM) atomic force microscopy (AFM) to increase the imaging speed of AFM in high-Q environments. We derive the relationship between the phase shift, the frequency shift and the tip–sample interaction force from the equation of motion for the cantilever in high-Q environments. The tip–sample conservative force is approximately given by the sum of the conservative force with respect to the phase shift in the PM mode and that with respect to the frequency shift in the FM mode. We preliminarily demonstrate that the hybrid PM/FM-AFM is a new and very promising AFM operation mode that can increase imaging speed.

  9. Heat transfer Performance of Two-Phase Immersion Cooling by Breathing Phenomena with Different Pore Structures of Lotus Copper 査読有り

    M. Terada, K. Yuki, N. Unno, R. Kibushi, T. Ogushi, M. Murakami, T. Numata, T. Ide, H. Nomura

    Proceedings of 2022 International Conference on Electronics Packaging (ICEP 2022)　103-104　2022年5月

    DOI： 10.23919/ICEP55381.2022.9795624 　

  10. Bi-stable toggle switching in magnetic tunnel junctions using sub-nanosecond Joule heat pulses 査読有り

    Yuma Kaneda, Minori Goto, Tomohito Mizuno, Takekazu Yamane, Naomichi Degawa, Tsuyoshi Suzuki, Atsushi Shimura, Susumu Aoki, Junichiro Urabe, Shinji Hara, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　61　(4)　2022年4月

    DOI： 10.35848/1347-4065/ac4c4f 　

    ISSN：0021-4922

    eISSN：1347-4065

  11. Numerical simulation of reservoir computing with magnetic nanowire lattices without inversion symmetry 査読有り

    K. Hon, K. Takahashi, K. Enju, M. Goto, Y. Suzuki, H. Nomura

    APPLIED PHYSICS LETTERS　120　(2)　2022年1月

    DOI： 10.1063/5.0073465 　

    ISSN：0003-6951

    eISSN：1077-3118

  12. Junction size dependence of the heat controlled magnetic anisotropy in magnetic tunnel junctions 査読有り

    Minori Goto, Reika Kobayashi, Ryota Okuno, Tomohito Mizuno, Takekazu Yamane, Naomichi Degawa, Tsuyoshi Suzuki, Atsushi Shimura, Susumu Aoki, Junichiro Urabe, Shinji Hara, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    APPLIED PHYSICS EXPRESS　15　(1)　2022年1月

    DOI： 10.35848/1882-0786/ac3faf 　

    ISSN：1882-0778

    eISSN：1882-0786

  13. Uncooled sub-GHz spin bolometer driven by auto-oscillation 査読有り

    Minori Goto, Yuma Yamada, Atsushi Shimura, Tsuyoshi Suzuki, Naomichi Degawa, Takekazu Yamane, Susumu Aoki, Junichiro Urabe, Shinji Hara, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    Nature Communications　12　(1)　2021年12月

    DOI： 10.1038/s41467-020-20631-0 　

    eISSN：2041-1723

  14. Size-Independent Drive of One-Dimensional Skyrmion Motion Using Exchange Energy Control 査読有り

    Soma Miki, Eiiti Tamura, Hikaru Nomura, Minori Goto, Yoshishige Suzuki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　90　(11)　2021年11月

    DOI： 10.7566/JPSJ.90.114703 　

    ISSN：0031-9015

  15. Enhancement of the critical heat flux of saturated pool boiling by the breathing phenomenon induced by lotus copper in combination with a grooved heat transfer surface 査読有り

    Risako Kibushi, Kazuhisa Yuki, Noriyuki Unno, Tetsuro Ogushi, Masaaki Murakami, Tomiyuki Numata, Takuya Ide, Hikaru Nomura

    International Journal of Heat and Mass Transfer　179　121663-121663　2021年11月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121663 　

    ISSN：0017-9310

  16. Stochastic skyrmion dynamics under alternating magnetic fields 査読有り

    Minori Goto, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    Journal of Magnetism and Magnetic Materials　536　2021年10月15日

    DOI： 10.1016/j.jmmm.2021.167974 　

    ISSN：0304-8853

  17. Implementation of skyrmion cellular automaton using Brownian motion and magnetic dipole interaction 査読有り

    Ryo Ishikawa, Minori Goto, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    Applied Physics Letters　119　(7)　2021年8月16日

    DOI： 10.1063/5.0053797 　

    ISSN：0003-6951

  18. Brownian Motion of Magnetic Skyrmions in One- and Two-Dimensional Systems 査読有り

    Soma Miki, Yuma Jibiki, Eiiti Tamura, Minori Goto, Mikihiko Oogane, Jaehun Cho, Ryo Ishikawa, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　90　(8)　2021年8月

    DOI： 10.7566/JPSJ.90.083601 　

    ISSN：0031-9015

  19. Numerical simulation of artificial spin ice for reservoir computing 査読有り

    Kwan Hon, Yuki Kuwabiraki, Minori Goto, Ryoichi Nakatani, Yoshishige Suzuki, Hikaru Nomura

    Applied Physics Express　14　(3)　2021年3月

    DOI： 10.35848/1882-0786/abdcd8 　

    ISSN：1882-0778

    eISSN：1882-0786

  20. Physically Unclonable Functions With Voltage-Controlled Magnetic Tunnel Junctions 査読有り

    Yuji Tanaka, Minori Goto, Amit Kumar Shukla, Kohei Yoshikawa, Hikaru Nomura, Shinji Miwa, Shigeki Tomishima, Yoshishige Suzuki

    IEEE Transactions on Magnetics　57　(2)　1-6　2021年2月

    出版者・発行元： Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI： 10.1109/tmag.2020.3042715 　

    ISSN：0018-9464

    eISSN：1941-0069

  21. Reservoir Computing with Dipole-Coupled Nanomagnets

    Hikaru Nomura, Hitoshi Kubota, Yoshishige Suzuki

    Natural Computing Series　361-374　2021年

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media Deutschland GmbH

    DOI： 10.1007/978-981-13-1687-6_15 　

    ISSN：1619-7127

  22. ロータス波状フィンの呼吸効果を用いた冷却性能評価

    井上 博貴, 結城 和久, 木伏 理沙子, 小河 遼, 海野 德幸, 大串 哲朗, 村上 政明, 沼田 富行, 井出 拓哉, 野村 光

    熱工学コンファレンス講演論文集　2021　0034　2021年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmeted.2021.0034 　

    eISSN：2424-290X

  23. ロータスフィン間通過流を応用した空冷技術の伝熱性能

    結城 和久, 俟野 晃明, 小河 遼, 木伏 理沙子, 海野 德幸, 大串 哲朗, 村上 政明, 髙井 貴生, 沼田 富行, 井手 拓哉, 野村 光

    熱工学コンファレンス講演論文集　2020　0053　2020年10月9日

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmeted.2020.0053 　

    eISSN：2424-290X

  24. Manipulating 1-dimensional skyrmion motion by the external magnetic field gradient 査読有り

    Jaehun Cho, Eiiti Tamura, Chaozhe Liu, Soma Miki, Chun Yeol You, June Seo Kim, Hikaru Nomura, Minori Goto, Ryoichi Nakatani, Yoshishige Suzuki

    New Journal of Physics　22　(10)　2020年10月

    DOI： 10.1088/1367-2630/abbead 　

    ISSN：1367-2630

  25. Enhanced electric control of magnetic anisotropy via high thermal resistance capping layers in magnetic tunnel junctions 査読有り

    Ryota Okuno, Yuma Yamada, Minori Goto, Tomohito Mizuno, Takekazu Yamane, Naomichi Degawa, Tsuyoshi Suzuki, Atsushi Shimura, Susumu Aoki, Junichiro Urabe, Shinji Hara, Hikaru Nomura, Yoshishige Suzuki

    JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER　32　(38)　2020年9月

    DOI： 10.1088/1361-648X/ab94f3 　

    ISSN：0953-8984

    eISSN：1361-648X

  26. Skyrmion Brownian circuit implemented in continuous ferromagnetic thin film 査読有り

    Yuma Jibiki, Minori Goto, Eiiti Tamura, Jaehun Cho, Soma Miki, Ryo Ishikawa, Hikaru Nomura, Titiksha Srivastava, Willy Lim, Stephane Auffret, Claire Baraduc, Helene Bea, Yoshishige Suzuki

    Applied Physics Letters　117　(8)　2020年8月24日

    DOI： 10.1063/5.0011105 　

    ISSN：0003-6951

  27. Reservoir computing with two-bit input task using dipole-coupled nanomagnet array 査読有り

    Hikaru Nomura, Kazuki Tsujimoto, Minori Goto, Naoki Samura, Ryoichi Nakatani, Yoshishige Suzuki

    Japanese Journal of Applied Physics　59　(SE)　SEEG02-SEEG02　2020年4月1日

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.7567/1347-4065/ab4f0f 　

    ISSN：0021-4922

    eISSN：1347-4065

  28. Thermal management of automotive SiC-based on-board inverter with 500 W/cm2 in heat flux, and Two-phase immersion cooling by breathing phenomenon spontaneously induced by lotus porous copper jointed onto a grooved heat transfer surface 査読有り

    Kazuhisa YUKI, Risako KIBUSHI, Rikako TSUJI, Kio TAKAI, Noriyuki UNNO, Tetsuro OGUSHI, Masaaki MURAKAMI, Tomiyuki NUMATA, Hikaru NOMURA, Takuya IDE

    Journal of Thermal Science and Technology　15　(1)　JTST0012-JTST0012　2020年

    DOI： 10.1299/jtst.2020jtst0012 　

    ISSN：1880-5566

    eISSN：1880-5566

  29. Randomly generated node-state-update procedure for dipole-coupled magnetic reservoir computing with voltage control of the magnetism 査読有り

    Hikaru Nomura, Taishi Furuta, Kazuki Tsujimoto, Yuki Kuwabiraki, Naoki Samura, Eiiti Tamura, Minori Goto, Ryoichi Nakatani, Hitoshi Kubota, Yoshishige Suzuki

    Journal of Physics D: Applied Physics　53　(9)　094001-094001　2020年

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.1088/1361-6463/ab5a27 　

    ISSN：0022-3727

    eISSN：1361-6463

  30. フィン間通過流を応用したロータスフィン空冷技術の伝熱性能

    俟野 晃明, 結城 和久, 木伏 理沙子, 海野 德幸, 大串 哲朗, 村上 政明, 沼田 富行, 井手 拓哉, 野村 光

    熱工学コンファレンス講演論文集　2019　0131　2019年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmeted.2019.0131 　

    eISSN：2424-290X

  31. Reservoir computing with dipole-coupled nanomagnets 査読有り

    Hikaru Nomura, Taishi Furuta, Kazuki Tsujimoto, Yuki Kuwabiraki, Ferdinand Peper, Eiiti Tamura, Shinji Miwa, Minori Goto, Ryoichi Nakatani, Yoshishige Suzuki

    Japanese Journal of Applied Physics　58　(7)　070901-070901　2019年

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.7567/1347-4065/ab2406 　

    ISSN：0021-4922

    eISSN：1347-4065

  32. Stable contrast mode on TiO2(110) surface with metal-coated tips using AFM 査読有り

    Yan Jun Li, Huanfei Wen, Quanzhen Zhang, Yuuki Adachi, Eiji Arima, Yukinori Kinoshita, Hikaru Nomura, Zongmin Ma, Lili Kou, Yoshihiro Tsukuda, Yoshitaka Naitoh, Yasuhiro Sugawara, Rui Xu, Zhihai Cheng

    Ultramicroscopy　191　51-55　2018年8月1日

    出版者・発行元： Elsevier B.V.

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2018.04.003 　

    ISSN：1879-2723 0304-3991

  33. グルーブ併用型ロータス銅を用いた沸騰冷却性能に対するグルーブサイズの影響

    辻 利佳子, 結城 和久, 髙井 貴生, 海野 德幸, 木伏 理沙子, 井手 拓哉, 大串 哲朗, 村上 政明, 沼田 富行, 野村 光

    熱工学コンファレンス講演論文集　2018　0187　2018年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmeted.2018.0187 　

    eISSN：2424-290X

  34. Controlling operation timing and data flow direction between nanomagnet logic elements with spatially uniform clock fields 査読有り

    Hikaru Nomura, Naomichi Yoshioka, Soichiro Miura, Ryoichi Nakatani

    Applied Physics Express　10　(12)　123004-123004　2017年12月

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.7567/APEX.10.123004 　

    ISSN：1882-0778

    eISSN：1882-0786

  35. Switching of Perpendicular Exchange Bias in Pt/Co/Pt/alpha-Cr2O3/Pt Layered Structure Using Magneto-electric Effect 査読有り

    Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Atsushi Kobane, Shotaro Harimoto, Satoshi Onoue, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani

    Journal of Applied Physics　117　17D902　2016年5月

  36. Growth models of coexisting p(2 x 1) and c(6 x 2) phases on an oxygen-terminated Cu(110) surface studied by noncontact atomic force microscopy at 78 K 査読有り

    Yan Jun Li, Seung Hwan Lee, Yukinori Kinoshita, Zong Min Ma, Huanfei Wen, Hikaru Nomura, Yoshitaka Naitoh, Yasuhiro Sugawara

    Nanotechnology　27　(20)　205702-205702　2016年4月7日

    出版者・発行元： Institute of Physics Publishing

    DOI： 10.1088/0957-4484/27/20/205702 　

    ISSN：1361-6528 0957-4484

    eISSN：1361-6528

  37. Magnetic force microscopy using tip magnetization modulated by ferromagnetic resonance 査読有り

    Eiji Arima, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Satoru Yoshimura, Hitoshi Saito, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani, Yasuhiro Sugawara

    Nanotechnology　26　(12)　125701-125701　2015年3月27日

    出版者・発行元： Institute of Physics Publishing

    DOI： 10.1088/0957-4484/26/12/125701 　

    ISSN：1361-6528 0957-4484

    eISSN：1361-6528

  38. 磁気力顕微鏡法による3次元的に配置された磁性ビットへの情報入出力手法の提案(ヘッド・スピントロニクス,一般)

    岩城 圭亮, 若狭 凌生, 野村 光, 中谷 亮一

    映像情報メディア学会技術報告　39　19-22　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人 映像情報メディア学会

    DOI： 10.11485/itetr.39.37.0_19 　

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    磁性量子セルラ・オートマタ(Magnetic quantum cellular automata: MQCA)は,将来を担う超低消費電力素子として期待されている.近年,このMQCAに関する基礎的研究は,2次元MQCAから3次元MQCAへと拡張されている.この3次元MQCAの基礎的研究には簡便な情報入力手法の開発が必要不可欠である.そこで,我々は磁気力顕微鏡を用いた3D-MQCAの為の磁性マニピュレーション手法を提案,実証する.本手法を用いる事で,磁性多層膜を有する磁性ドットの各磁性層の磁化を個別に操作することが可能となる.本手法により,3D-MQCAをはじめとする磁性多層膜からなる磁性デバイスの基礎的研究を加速させることができる.

  39. Switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Pt/alpha-Cr2O3/Pt layered structure using magneto-electric effect 査読有り

    Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Atsushi Kobane, Shotaro Harimoto, Satoshi Onoue, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani

    Journal of Applied Physics　117　(17)　17D902-17D902　2015年1月

  40. Equilibrium surface magnetization of alpha-Cr2O3 studied through interfacial chromium magnetization in Co/alpha-Cr2O3 layered structures 査読有り

    Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Tetsuya Nakamura, Chiharu Mitsumata, Shotaro Harimoto, Yuichiro Takechi, Takashi Nishimura, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani

    APPLIED PHYSICS EXPRESS　7　(11)　2014年11月

    DOI： 10.7567/APEX.7.114201 　

    ISSN：1882-0778

    eISSN：1882-0786

  41. 反強磁性α-Cr2O3(0001)薄膜による垂直交換バイアスに対する電気磁気効果と界面Pt層の影響

    白土 優, 豊木 研太郎, 中村 哲也, 鈴木 基寛, 播本 祥太郎, 尾上 聡, 野村 光, 三俣 千春, 中谷 亮一

    応用物理学会学術講演会講演予稿集　2014.2　1831-1831　2014年9月1日

    出版者・発行元： 公益社団法人 応用物理学会

    DOI： 10.11470/jsapmeeting.2014.2.0_1831 　

    eISSN：2436-7613

  42. Clock field in arrayed magnetic logic gates with a magnetic force microscope tip 査読有り

    H. Nomura, Y. Imanaga, Y. Hiratsuka, R. Nakatani

    Journal of Physics: Conference Series　379　(1)　2012年

    出版者・発行元： Institute of Physics Publishing

    DOI： 10.1088/1742-6596/379/1/012019 　

    ISSN：1742-6596 1742-6588

  43. Switching surface polarization of atomic force microscopy probe utilizing photoisomerization of photochromic molecules 査読有り

    Yoshihiro Aburaya, Hikaru Nomura, Masami Kageshima, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Yasuhiro Sugawara

    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　109　(6)　2011年3月

    DOI： 10.1063/1.3552926 　

    ISSN：0021-8979

  44. NAND/NOR logical operation of a magnetic logic gate with canted clock-field 査読有り

    Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani

    Applied Physics Express　4　(1)　13004　2011年1月

    DOI： 10.1143/APEX.4.013004 　

    ISSN：1882-0778 1882-0786

  45. Effect of surface stress around the SA step of Si(001) on the dimer structure determined by noncontact atomic force microscopy at 5K 査読有り

    Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Hikaru Nomura, Masami Kageshima, Yasuhiro Sugawara

    Journal of the Physical Society of Japan　79　(1)　2010年1月

    DOI： 10.1143/JPSJ.79.013601 　

    ISSN：0031-9015 1347-4073

  46. Interface Magnetism of Au/Co/Cr2O3(0001) Epitaxial Film with Perpendicular Magnetic Anisotropy and Perpendicular Exchange Bias 査読有り

    Noboru Iwata, Yoshiteru Murakami, Akira Takahashi, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani

    Journal of the Magnetics Society of Japan　2009年6月

  47. Development of a magnetic force microscopy for magnetically soft materials 査読有り

    Hikaru Nomura, Tatsuro Nagayama, Daisuke Yokota, Ryoichi Nakatani

    Journal of Physics: Conference Series　165　2009年

    出版者・発行元： Institute of Physics Publishing

    DOI： 10.1088/1742-6596/165/1/012036 　

    ISSN：1742-6596 1742-6588

  48. Magnetic logic devices composed of permalloy dots”, Journal of Physics 査読有り

    Ryoichi Nakatani, Hikaru Nomura, Yasushi Endo

    Journal of Physics　165　2009年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1088/1742-6596/165/1/012030 　

    ISSN：1742-6596 1742-6588

  49. High-Speed phase-modulation atomic force microscopy in constant-amplitude mode capable of simultaneous measurement of topography and energy dissipation 査読有り

    Yan Jun Li, Naritaka Kobayashi, Hikaru Nomura, Yoshitaka Naitoh, Masami Kageshima, Yasuhiro Sugawara

    Japanese Journal of Applied Physics　47　(7)　6121-6124　2008年7月18日

    DOI： 10.1143/JJAP.47.6121 　

    ISSN：0021-4922 1347-4065

  50. Force microscopy imaging of rest atom on Si(111)7x7 surface under strong tip-surface interaction 査読有り

    Yoshitaka Naitoh, Kohji Momotani, Hikaru Nomura, Yan Jun Li, Masami Kageshima, Yasuhiro Sugawara

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　76　(3)　2007年3月

    DOI： 10.1143/JPSJ.76.033601 　

    ISSN：0031-9015

  51. Dissipative force modulation Kelvin probe force microscopy applying doubled frequency ac bias voltage 査読有り

    Hikaru Nomura, Kenichiro Kawasaki, Takuma Chikamoto, Yan Jun Li, Yoshitaka Naitoh, Masami Kageshima, Yasuhiro Sugawara

    Applied Physics Letters　90　(3)　2007年

    DOI： 10.1063/1.2432281 　

    ISSN：0003-6951

  52. Origin of p (2 × 1) Phase on Si(001) by Noncontact Atomic Force Microscopy at 5 K

    Yan Jun Li, Hikaru Nomura, Naoyuki Ozaki, Yoshitaka Naitoh, Masami Kageshima, Yasuhiro Sugawara, Chris Hobbs, Lev Kantorovich

    Physical Review Letters　96　(10)　2006年3月16日

    出版者・発行元： American Physical Society

    DOI： 10.1103/physrevlett.96.106104 　

    ISSN：1079-7114 0031-9007

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MISC 7

  1. 招待講演 磁性量子セルラ・オートマトン回路 : MQCAに基づくシフトレジスタ (磁気記録・情報ストレージ)

    野村 光, 森田 陽大, 中谷 亮一

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　113　(407)　35-40　2014年1月24日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    磁性量子セルラ・オートマトン(MQCA)とは,微小磁性体から構成されるロジック・イン・メモリ素子の一種である.微小磁性体の磁化の向きで,バイナリ情報を保持し,微小磁性体間に働く磁気的相互作用を用いて演算を行う.従来のMQCAでは,磁性体の磁化状態を"NULL"状態と呼ばれる状態に初期化した後に演算を実行していた.しかしながら,これらの手法では素子構造により情報の伝送方向を規定できず,MQCAに基づく回路を作製することは困難であった.そこで我々は,素子構造により情報の伝送可能な新規MQCA素子の提案を行う.はじめに,磁化容易軸が45度の角度を成すデータドットとバッファドットを提案する.つづいて,これらのドットに対する演算方法を提案する.本研究では,マイクロマグネティクスシミュレーションにより,これら手法を用いることで,MQCAに基づくシフトレジスタを構築できることを明らかにした.本素子を従来のMQCAに基づく論理演算素子と組み合わせることで,高機能MQCA回路が実現できることを期待している.

  2. 招待講演 磁性量子セルラ・オートマトン回路 : MQCAに基づくシフトレジスタ (マルチメディアストレージ コンシューマエレクトロニクス)

    野村 光, 森田 陽大, 中谷 亮一

    映像情報メディア学会技術報告 = ITE technical report　38　(3)　35-40　2014年1月

    出版者・発行元： 映像情報メディア学会

    ISSN： 1342-6893

  3. 磁気力顕微鏡を用いた微小磁性体に対する磁性マニピュレーション手法(映像情報機器、一般)

    前原 慧, 豊木 研太郎, 横田 大介, 野村 光, 中谷 亮一

    電子情報通信学会技術研究報告. MR, 磁気記録　112　(416)　21-24　2013年1月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

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    磁気力顕微鏡とは、走査プローブ顕微鏡の一種である。探針・試料間に働く磁気的相互作用を二次元的にマッピングすることにより、試料表面の磁化状態を画像化できる。さらに、探針からの漏洩磁場を用いて、試料表面の磁区構造を制御することも可能である。このことから、磁気力顕微鏡は、微小磁性ドット等に関する研究に欠かすことのできないツールとなっている。しかし、微小磁性ドットに対する磁性マニピュレーション条件は十分に明らかになっているとは言えない。そこで本研究では、微小磁性ドットに対する磁性マニピュレーション条件を検討した。具体的には、実験ならびにマイクロマグネティクスシミュレーションを用いて、磁気力探針位置に依存した磁性ドットの磁化状態を測定した。その結果、微小磁性ドットに対し、磁気力探針の位置を変化させることで、単磁区構造から、逆向きの単磁区構造、時計回りの磁気渦構造、反時計回りの磁気渦構造を、それぞれ作製できることが明らかとなった。

  4. ケルビンプローブフォース顕微鏡とその薄膜成長評価への応用

    菅原 康弘, 野村 光, 内藤 賀公, 李 艶君

    顕微鏡 = Microscopy　47　(1)　18-21　2012年3月30日

    出版者・発行元： 日本顕微鏡学会

    ISSN： 1349-0958

  5. 磁性論理演算素子によるNAND/NOR論理演算

    野村 光, 中谷 亮一

    まぐね = Magnetics Japan　6　(1)　29-36　2011年2月1日

    出版者・発行元： 日本磁気学会

    ISSN： 1880-7208

  6. 磁気を使った新しい論理演算素子

    中谷 亮一, 野村 光

    生産と技術　63　(4)　52-56　2011年

    出版者・発行元： 生産技術振興協会

    ISSN： 0387-2211

  7. 狭窄構造を有するNi-Fe磁性細線における磁壁の挙動の検討

    永山 達郎, 野村 光, 遠藤 恭, 中谷 亮一

    電子情報通信学会技術研究報告. MR, 磁気記録　108　(380)　17-21　2009年1月8日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    本研究では,狭窄構造を有するNi-20at%Fe磁性細線の磁化反転過程およびその際の磁壁の挙動について検討した.磁化状態の測定には磁場掃引磁気力顕微鏡を用いた.磁場掃引磁気力顕微鏡は,磁気力探針からの漏洩磁場の影響無しに試料の磁化状態を直接的に観測することが可能で,この測定手法により,磁性細線内の磁壁の挙動を詳細に評価することができる.磁性細線の磁化反転過程は,細線の膜厚および形状に強く依存することが明らかになった.

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書籍等出版物 2

  1. Fortran90/95による実践プログラミング

    安田清和他

    大阪大学出版会　2014年3月

  2. Fortran90/95による実践プログラミング

    安田清和他

    大阪大学出版会　2014年3月

    ISBN: 9784872594737

産業財産権 4

  1. 演算装置

    野村光, 鈴木義茂, 地引勇磨, 後藤穣

    産業財産権の種類: 特許権

  2. 情報処理装置及び情報処理方法

    野村光, 鈴木義茂, 田村英一, 三輪真嗣, 後藤穣, F. Peper

    産業財産権の種類: 特許権

  3. 情報処理装置及び情報処理方法

    野村光, 鈴木義茂, 田村英一, 三輪真嗣, 後藤穣, F. Peper

    産業財産権の種類: 特許権

  4. 磁性演算素子

    野村 光, 中谷亮一

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 10

  1. 強磁性トンネル接合素子の人工知能応用

    久保田 均, 野村 光, 礒川 悌次郎, 田丸 慎吾, 宇田川 将文, 谷口 知大, 薬師寺 啓

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究機関：National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

    2020年8月31日 ～ 2025年3月31日

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    人工スピンアイスは、サブミクロンの強磁性体セルからなるネットワークであり、磁気異方性と磁気的相互作用に起因するフラストレーションが発生し多彩な磁気的性質が観測されている。本研究では人工スピンアイスを物理リザーバ計算に適用し、高い計算性能と高集積化の両立に道を開く事を目指している。本年度の研究内容を以下に述べる。 ○シミュレーションによるリザーバ計算 シミュレーションを用いて(a)ハニカム格子型、(b) ランダムまたはフラクタル状配置、(c)ナノワイヤ型の各人工スピンアイスを検討した。(a)ではMTJを想定した磁界擾乱下においてリザーバとして動作することを確認した。 (c)では、室温環境下で外乱ノイズがある場合でもリザーバ計算が可能であることを確認した。 ○強磁性単層膜試料作製および実験装置開発 磁気力顕微鏡ならびに磁気カー効果顕微鏡を新たに作製した。これら顕微鏡は、リモート制御可能かつPythonにより駆動できるシステムとなっており、自動実験に対応している。 ○強磁性トンネル接合素子試料の作製 基本的な作製プロセスを構築し、ハニカム型格子、正方格子、ピンホイール型格子の人工スピンアイスを作製した。ハニカム型格子および正方格子においては62個のセルに個別の電極を取り付け、磁気抵抗曲線を個別に測定することができた。 ○設計ツール開発 計画を前倒しして設計ツールの開発を実施した。C++/CUDA/Pythonを用いたシミュレーションライブラリを開発、基本機能の実装ならびに検証を完了した。本シミュレータは、WindowsもしくはLinuxいずれのOS上でも動作する。機械学習用に広く使用されているPython言語をインタフェイスとし、CPU/GPUのいずれをも同一のコードで利用できることを特徴としている。本ツールの基本機能はコンテナ化済みであり、容易に配布可能となっている。

  2. 電気磁気効果に基づく局所磁化反転とTbit/inch2級超高密度記録への展開

    中谷 亮一, 白土 優, 豊木 研太郎, 野村 光

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Osaka University

    2016年4月1日 ～ 2020年3月31日

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    本研究では，一部の反強磁性絶縁体において現れる電気磁気効果を利用して，超高密度磁気記録に向けた，反強磁性スピンの電界誘起反転の実現，ならびに，その原理を解明することを主眼とした．本課題は，Cr2O3薄膜における電気磁気効果の発現をスタートとして，主として，以下の成果を得た． （1）強磁性層／Cr2O3層積層膜における電気磁気効果による等温可逆強磁性磁化反転の実現と反転エネルギーの解釈、（2）電気磁気効果を駆動力とする反強磁性磁区（ドメイン）反転プロセスの解明、（3）強磁性層／Cr2O3層積層膜における交換磁気異方性発現機構の解明、（4）電気磁気効果を発現するCr2O3薄膜の低膜厚化

  3. 探索・分析する自然言語系AIシステムを用いた知見・教訓の利活用に関する研究 その他

    2020年 ～

  4. 電場駆動反強磁性ドメインダイナミクス

    白土 優, 野村 光, 中谷 亮一

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Osaka University

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    電気磁気効果を示すCr2O3薄膜の反強磁性磁区の可視化、ならびに磁化反転の際の磁壁移動プロセスを明らかにした。特に、反強磁性磁壁移動の駆動力として、電気磁気効果（静磁場＋可変電圧）を用いた電界駆動磁壁のダイナミクスを明らかにした。主な成果として、 （１）電気磁気効果による反強磁性体の磁化反転プロセスは、通常の強磁性体と同様に反転磁区の生成・磁壁移動によって進行することを明らかにし、また、（２）印加する電圧をパルス電圧とすることで反強磁性磁壁の移動速度を定量的に明らかにした。 これらの成果は、論文発表とともにプレスリリースにより情報発信済みである。

  5. 探索・分析する自然言語系AIシステムを用いた知見・教訓の利活用に関する研究 その他

    2019年 ～

  6. フレキシブルスピンデバイスを用いた完全無電力IoTレジスタ・論理演算素子の創製 産学連携による資金

    2019年 ～

  7. 放射光によるナノ磁化ダイナミクス可視化科学の構築

    中村 哲也, 小谷 佳範, 野村 光, 岡本 聡, 菊池 伸明

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Japan Synchrotron Radiation Research Institute

    2015年4月1日 ～ 2018年3月31日

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    本研究では、放射光ナノ集光ビームによるＸ線磁気円二色性（XMCD）測定技術の開発を行った。Co/Ni多層膜を試料とした時分割測定により、約100 nmの微小領域に対する磁化ダイナミクスをXMCD信号変化として検出することに成功した。また、さらに高度なナノ磁化検出技術への挑戦として、軟Ｘ線ナノビーム走査プローブ顕微鏡(SR-SPM)を開発した。放射光SPMの励起光源として軟X線集光ビーム生成し、SPM探針直下の試料位置に照射する特徴を有する。従来技術に比べ、SPM探針直下に約1000倍の密度の軟Ｘ線ビームを照射可能である。本装置を用い、パーマロイ磁気ドットのXMCD観察に成功した。

  8. 三次元磁性量子セルラ・オートマトンによる論理演算

    野村 光

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Osaka University

    2014年4月1日 ～ 2016年3月31日

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    本研究では，2層の磁性層を有する3つの微小磁性体を用いた三次元磁性量子セルラオートマトン(3D-MQCA)によるNAND/NORゲートを提案した．MQCAは，情報の不揮発性，荷電粒子に対する高い耐性を有する．これまでNAND/NORゲートは2次元平面内でのみ実証されており，情報入出力のための端子数が制限されていた．3D-MQCAでは入出力用の端子数を増加させることができ，高機能ゲートの実現が期待される． さらに，磁気力顕微鏡を用いた，複数の磁性層からなる微小磁性体の各磁性層に対する磁化状態制御・検出手法を開発した．本手法は磁性多層膜を用いた他の研究分野での基礎研究に応用する事か可能である．

  9. 低消費電力スピントロニクスに向けた金属／絶縁体界面での垂直磁気異方性

    中谷 亮一, 白土 優, 野村 光, 野村 光

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Osaka University

    2012年4月1日 ～ 2015年3月31日

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    低消費電力スピントロニクスデバイスへの応用を目指して，強磁性金属／反強磁性酸化物積層膜の界面磁気異方の発現メカニズムと電界による界面磁気異方性制御について検討した．主な結果として，（1）反強磁性体としてCr2O3を用いた交換磁気異方性は，強磁性層組成，Cr2O3の結晶性によって変化すること，（2）約1原子層のPt界面層の挿入による新規な温度依存性を発現すること，（3）強磁性層／Cr2O3界面に存在する界面非補償反強磁性スピンのピン止め効果を示した．さらに，Cr2O3の電気磁気効果を基本原理として，電界による交換磁気異方性の極性反転が可能であることを示した．

  10. 局所的外部磁場下での磁性細線内磁壁伝搬条件の解明

    野村 光

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Osaka University

    2010年 ～ 2011年

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    本研究では、レーストラックメモリにおけるプログラマブルピニングサイトの創製を目的とした。レーストラックメモリでは、狭窄構造等の特殊構造を用い、磁壁の動きを制限している。しかし、これら構造は、磁壁の動きを静的に決定してしまう。つまり、動作時にその条件を変更することができない。我々は、レーストラックメモリ中の磁性細線近傍に設置された、微小磁性体の磁化方向を制御することで、磁性細線内の磁壁伝搬条件を動的に制御できることを明らかにした。

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担当経験のある科目(授業) 16

  1. 学問への扉

  2. 磁性とスピントロニクス概論

  3. 磁性とスピントロニクス特論

  4. ナノスケール物性

  5. Introduction to Engineering Science

  6. 物性物理工学ゼミナール I

  7. 物性物理工学ゼミナール II

  8. 力学詳論II

  9. 学問への扉

  10. 磁性とスピントロニクス概論

  11. 磁性とスピントロニクス特論

  12. ナノスケール物性

  13. 物性物理工学ゼミナール I

  14. 物性物理工学ゼミナール II

  15. 力学詳論II

  16. 物理学実験

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