アモルファス磁性人工格子の膜面垂直磁気抵抗を利用した材料開発と物性研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452283
• Research Institution: Institute for Materials Research
• Principal Investigator: 藤森 啓安 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60005866)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小尾 俶久 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80005925) ; 三谷 誠司 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20250813)
• Keywords: 巨大磁気抵抗 / アモルファス / 人工格子 / スピン依存散乱 / スピン依存トンネル効果 / 軟磁性 / グラニュラー / 誘導磁気異方性

Research Abstract

巨大磁気抵抗が発見されて以来、その応用開発のために磁気抵抗効果の軟磁性化が大きな課題になっている。我々は、通常の膜面内磁気抵抗ではなく膜面垂直磁気抵抗の場合にも巨大磁気抵抗が発現し得ることに着想し、軟磁性アモルファス合金を利用した磁気抵抗効果の軟磁性化の研究を計画した。また同時に、グラニュラー構造合金の巨大磁気抵抗についても研究した。以下にその成果を挙げる。
(1)Co-Al-O,Co-Si-Oなどの高電気抵抗グラニュラー合金薄膜において新しいタイプの巨大磁気抵抗を発見した。金属合金をを越える高電気抵抗と軟磁気特性を有する2相アモルファス(または、金属-絶縁体型グラニュラー合金)構造が特徴であり、従来のスピン依存散乱による膜面内磁気抵抗とは異なるものである。また更に、これらの系の人工格子化に成功すれば、異方性制御を用いることによって低磁場で動作する軟磁性膜面垂直磁気抵抗材料となる可能性を知見した。
(2)Cr-Fe,Cu-Coグラニュラー合金薄膜の研究によって、グラニュラー巨大磁気抵抗の組成依存性、磁場依存性、温度依存性等の詳細を明らかにした。特に、グラニュラー構造合金の磁化過程およびそれに伴う磁気抵抗挙動は、上述の高電気抵抗グラニラ-合金の巨大磁気抵抗の発現にも寄与していることが分かった。
(3)成膜中に膜面内の任意の方向に磁場印加が出来る装置を開発し、これによる人工格子の異方性制御を行った。磁化過程は巨大磁気抵抗特性を支配する主要な因子であり、ヒステリシスの低減等、応用上重要な成果を得た。

Research Products

• [Publications] H.Fujimori: "High electrical resistivity behaviour of Fe-and Co-based soft magnetic heterogeneous alloys" Materials Science and Engineering. A181/A182. 897-901 (1994)
• [Publications] K.Takanashi: "Giant magnetoresistance in sputtered Cr-Fe heterogeneous alloy films" Journal of Applied Physics. 76. 6790-6792 (1994)
• [Publications] 藤森啓安: "最近の巨大磁気抵抗(GMR)の研究" 日本応用磁気学会誌. 19. 4-12 (1995)
• [Publications] H.Fujimori: "High Electrical Resistivity and Permeability of Soft Magnetic Granular Alloys" IEEE Transactions on Magnetics. 30. 4779-4781 (1994)
• [Publications] S.Mitani: "High Electrical resistivity and Mossbauer effect of soft magnetic Fe-SiO_2 granular alloys" Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 140-144(in press). (1995)
• [Publications] H.Fujimori: "Tunnel-type GMR in metal-nonmetal granular alloy thin films" Materials Science and Engineering. B000(in press). (1995)