1996 Fiscal Year Annual Research Report
金属-絶縁グラニュラ合金のトンネル伝導と新奇な巨大磁気抵抗効果の機能材料学的研究
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07405030
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
藤森 啓安 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60005866)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大沼 繁弘 (財)電気磁気材料研究所, 研究員 (50142633)
嶋 俊之 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50261508)
小尾 俶久 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80005925)
高梨 弘毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (00187981)
三谷 誠司 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20250813)
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| Keywords | グラニュラ合金 / 金属-非金属複合系 / Co-Al-O / Fe-Mg-O / トンネル伝導 / 磁性トンネル効果 / 巨大磁気抵抗 / ホール効果 |
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| Research Abstract |
磁気応用の一つとして巨大磁気抵抗効果(GMR)が注目されている。これまでに、それを示す物質として磁性人工格子薄膜、グラニュラー磁性合金、磁性トンネル接合薄膜が見出されているが、我々は独自に金属一非金属グラニュラー薄膜において磁性トンネル型の新しいGMRを見出した。この物は、ナノメータ(nm)サイズの極微小トンネル接合がネットワーク状に繋がった絶縁性グラニュラー・システムと見なされ、磁性トンネル接合GMRの起源であるスピン依存トンネル効果の物理を究明する上で極めて興味深い。さらに、高インピーダンス型のGMRという特徴があり応用としても極めて注目される。
本研究は、これらについて3カ年に亙って系統的研究を行うものである。本年はその2年次であり、以下の実験的研究を行い重要な成果を得た。
1)磁性金属(Co,Fe)と酸化活性な金属(Al,Si,Mg,RE等)からなるターゲットをAr+Oガス中でスパッタし、種々の金属一非金属グラニュラー薄膜を合成する実験を行った。
2)X線回折、電顕、STMにより、適切なスパッタ条件のときに約5nm径の粒状Fe,Coが約1nm幅の酸化物に取り囲まれたグラニュラー構造の薄膜が得られることが分かった。
酸化物はAl_2O_3、SiO_2、MgO,RE_2O_3に近い組成になっているが、構造は化学量論化合物と同じかは未だ不明である。Al-O系はむしろアモルファスに近いことが分かった。
4)電気抵抗のO濃度、温度、磁場依存性から、いずれの系でも金属粒子が酸化物で分離されるパーコレーション閾値以上でトンネル伝導を示し、同時にスピン依存トンネル効果によるGMRが現れることが分かった。閾値は酸化物の種類に依存することが分かった。
5)ホール効果の測定を開始し、閾値以上でホール効果が通常と異なることを見出した。
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[Publications] S.Mitani: "Spin-dependent tunneling phenomena in insulating granular systems" Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 165. 141-148 (1997)
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[Publications] 三谷誠司: "Fe基金属-配化物グラニュラー構造薄膜の巨大磁気抵抗とHall効果" 日本応用磁気学会誌. 21(in press). (1997)
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[Publications] 小林伸聖: "(Fe,Co)-X-O(X=Y,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy)系グラニュラー膜の巨大磁気抵抗効果" 日本応用磁気学会誌. 21(in press). (1997)
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[Publications] 三谷誠司: "グラニュラー系のトンネル型GMR" 固体物理. (in press). (1997)
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[Publications] T.Sugawara: "Study of giant magnetoresistance behavior in sputrer-deposited Cr-Fe alloy films" Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 159. 95-102 (1996)
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[Publications] 大沼繁弘: "高電気抵抗軟磁性薄膜の開発の現状" マグネティックス研究会資料. MAG-97-2. 3-8 (1997)
