1999 Fiscal Year Annual Research Report
ハイブリット磁性体の微細化プロセスとトンネル再生磁気ヘッドの作製
| Project/Area Number |
11355001
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
宮崎 照宣 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
韓 秀峰 東北大学, 大学院・工学研究科・日本学術振興会, 特別研究員
久保田 均 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30261605)
安藤 康夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60250726)
中谷 功 東北大学, 金属材料技術研究所・機能特性研究部第3研究室, 研究室長
熊谷 静似 ソニー株式会社, 主任研究員
|
|---|
| Keywords | スピントンネル磁気抵抗効果 / トンネル接合 / 再生磁気ヘッドデバイス / 微細加工 / アルゴンイオンミリング / フォトリソグラフィー / 電子線リソグラフィー / コンタクトホール |
|---|
| Research Abstract |
強磁性トンネル接合を再生用磁気ヘッドとしてデバイス化するために,トンネル素子の最適化および微小トンネル素子作製プロセスの検討を行った.以下に主な検討項目と成果を記す.
1.トンネル磁気抵抗素子の最適化
トンネル磁気抵抗素子を再生磁気ヘッドデバイスに応用する場合,接合の抵抗値の低減が大きな課題である.そのため最適積層構造の検討,磁性層に挟まれた極薄アルミナ絶縁層の作製方法,条件の最適化を行った.
(1)下部電極に種々の金属バッファを用い,表面性および結晶配向性の向上を図った.その結果,下部電極として用いた金属がAl>Py>Cu>Ptの順で接合部の表面粗さが変化し,CuおよびPtを用いることで絶縁層のAl膜厚が0.8nmにおいてもリーク電流のない接合を作製することができた.
(2)絶縁層のAl膜厚を0.8nm,プラズマ酸化時間が45秒および10秒の条件で,それぞれ抵抗値1x10^3Ωμm^2,磁気抵抗比49%および抵抗値3x10^2Ωμm^2,磁気抵抗比31%を示す接合が得られた.
(3)種々の条件で作製したトンネル磁気抵抗効果のアニール温度依存性を調べた.いずれの接合も磁気抵抗比は250〜300℃付近でピークを示した.原子間力顕微鏡を用いた局所的な伝導特性の解析の結果,絶縁層のバリア高さの平均値の上昇とその均一性の向上が磁気抵抗効果の向上に結びついていることがわかった.
2.微小トンネル磁気抵抗素子の作製
(1)フォトリソグラフィー及びArイオンミリングを用いて3×3μm^2までの微小トンネル接合を作製した.トンネル素子の低抵抗化にともない,接合上部と電極間のわずかな汚染が磁気抵抗効果に大きく影響する.このため,接合上部のコンタクトホールの作製時のCF_4によるエッチングから2種類のレジストを用いたリフトオフプロセスヘの改良を行った.
(2)電子線リソグラフィーを用いて0.25×O.5μm^2までの微小トンネル接合を作製するプロセスを検討した.
|
-
[Publications] Y.Ando: "Local Transport Property on Ferromagnetic Tunnel Junction Measured Using Conductiong Atomic Force Microscope"Japanese Journal of Applied Physics. 38. L737-L739 (1999)
-
[Publications] 大塚茂樹: "Arイオンミリングによる強磁性トンネル接合の微細加工"日本応用磁気学会誌. 23. 1305-1308 (1999)
-
[Publications] J.Murai: "Direct Observation of Magnon Excitation in a Ferromagnetic Tunnel Junction Using Inelastic-Electron-Tunneling Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 38. L1106-L1108 (1999)
-
[Publications] 久保田均: "ECRプラズマ酸化により作製したNi_<80>Fe_<20>/Co/Al-O/Co接合のTMR"日本応用磁気学会誌. 23. 1277-1280 (1999)
-
[Publications] 大兼幹彦: "Ni_<80>Fe_<20>/Al-Oxide/Co接合におけるトンネル磁気抵抗比のNi_<80>Fe_<20>膜厚依存性"日本応用磁気学会誌. 23. 1309-1312 (1999)
-
[Publications] Y.Ando: "ANALYSIS OF THE INTERLATER IN FERROMAGNET/INSULATOR JUNCTIONS BY INELASTIC-ELECTRON-TUNNELING-SPECTROSCOPY"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 198-199. 161-163 (1999)
-
[Publications] N.Tezuka: "APPLIED VOLTAGE AND TEMPERATURE DEPENDENCE OF TUNNELING MAGNETO-RESISTANCE"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 198-199. 149-151 (1999)
-
[Publications] Y.Ando: "INFLUENCE OF INTERLAYER ROUGHNESS ON MAGNETORESISTIVE EFFECT OF FERROMAGNETIC TUNNELING JUNCTIONS"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 198-199. 155-157 (1999)
-
[Publications] 大兼幹彦: "強磁性体/Al-Oxide/Co接合のトンネル磁気抵抗効果の印加電圧及び温度依存性"日本応用磁気学会誌. 23. 1297-1300 (1999)
-
[Publications] 手束展規: "Ni_<80>Fe_<20>/Al-Oxide/Co接合における磁気抵抗効果のAl-oxide厚依存性"日本応用磁気学会誌. 23. 1317-1320 (1999)
-
[Publications] 安藤康夫: "AlをWedgh状に絶縁層を形成した強磁性トンネル接合の磁気抵抗効果"日本応用磁気学会誌. 23. 1285-1288 (1999)
-
[Publications] 中塩栄治: "Spin-valve likeトンネル接合における下地電極層の磁気抵抗への影響"日本応用磁気学会誌. 23. 313-1316 (1999)
-
[Publications] 菅原淳一: "ICP酸化法における強磁性トンネル接合の作製"日本応用磁気学会誌. 23. 1281-1284 (1999)
-
[Publications] 村井純一郎: "Al/Al-oxide/M/Al(M=Fe,Ni)接合の非弾性電子トンネル分光"日本応用磁気学会誌. 23. 1325-1328 (1999)
-
[Publications] J.Murai: "Analysis of the Interlayer in Al/Al_2O_3/Co/Al Junctions by Inelastic-Electron-Tunneling Spectroscopy"Journal of Magnetics Society of Japan. 23. 64-66 (1999)
