2000 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

Research Project

Project/Area Number	11355001
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)	熊谷静似ソニー(株), 主任研究員韓秀峰東北大学, 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
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 / 電子線リソグラフィー / ラジカル酸化 / 絶縁障壁
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,微小トンネル素子作製プロセスの検討およびトンネル素子の最適化を行った.以下に主な検討項目と成果を記す. 1.微小トンネル磁気抵抗素子の作製電子線リソグラフィーを用いて0.5×0.5mm^2までの微小トンネル接合を作製するプロセスを確立し,加工前の素子特性と比較して損傷無いことを確認した. 2.トンネル磁気抵抗素子の低抵抗化およびヘッド試作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,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)絶縁層用のAl膜厚を0.66〜1.3nmに変化させ,プラズマ酸化時間を最適化させた.最も低抵抗かつ高磁気抵抗比の接合として,抵抗値80Ωμm^2,磁気抵抗比30%を得た. (2)伝導性原子間力顕微鏡を用いた絶縁層の局所伝導特性を測定から,低抵抗化に伴う磁気抵抗比の減少は,絶縁障壁の低い局所的な伝導パスに起因することを示した. (3)さらに素子抵抗を低減するために,酸素ラジカルによる酸化方法を検討した.同手法を用いて作製したAl膜厚0.8nmの接合はプラズマ酸化により作製した接合と比較して,抵抗および磁気抵抗比は同等で,局所的な絶縁障壁高さの分布は0.3eVから0.08eVに減少した. (4)これまでの素子検討結果をもとに再生磁気ヘッドを試作した.0.6nmのCuを通じた長距離交換相互作用を利用してフリー層の安定化を図り,約10Gb/in^2相当の出力を得た.

Research Products
(17 results)

All Other

All Publications (17 results)

[Publications] X.F.Han: "Characterization of the Barrier Layer in Al_<1-x>Co_x{Al_<1-x>Co_x-Oxide}/Al Tunnel Junctions"J.Magn.Soc.Japan. 24・4-2. 603-606 (2000)
[Publications] 安藤康夫: "強磁性トンネル接合の局所伝導特性と磁気抵抗効果"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 611-614 (2000)
[Publications] 上條誠: "強磁性トンネル接合の低抵抗化と熱処理効果"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 591-594 (2000)
[Publications] H.Kubota: "The Dependence of TMR on Plasma Oxidation Time and Al Thickness in Ni-Fe/Co/Al-O/Co Junctions"J.Magn.Soc.Japan. 24・4-2. 595-598 (2000)
[Publications] 村井純一郎: "Co/Al/Al-Oxide/Co接合界面のマグノン非弾性励起"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 615-618 (2000)
[Publications] Y.Ando: "Local curent distribution in a ferromagnetic tunnel junction measured using coducting atomic force microscopy"J.Appl.Phys.. 87・9. 5206-5208 (2000)
[Publications] Y.Ando: "Magnon-assisted inelastic excitation spectra of a ferromagnetic tunnel junction"J.Appl.Phys.. 87・9. 5209-5211 (2000)
[Publications] X.F.Han: "High-Magnetoresistance Tunnel Junctions Using Co_<75>Fe_<25> Ferromagnetic Electrodes"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. L439-L441 (2000)
[Publications] X.F.Han: "Fabrication of high magnetoresistance tunnel junctions using Co_<75>Fe_<25> ferromagnetic electrodes"Applied Physics Letters. 77・2. 283-285 (2000)
[Publications] Y.Ando: "Annealing Effect on Low-Resistance Ferromagnetic Tunnel Junctions"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 5832-5837 (2000)
[Publications] J.Murai: "Magnon excitation of CoFe/Al-oxide/CoFe ferromagnetic tunnel junctions"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)
[Publications] S.Mizukami: "Ferromagnetic resonance linewidth for NM/80NiFe/NM films (NM=Cu, Ta, Pd and Pt)"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)
[Publications] Y.Ando: "Local transport properties of ferromagnetic tunnel junctions"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)
[Publications] 矢尾板和也: "プラズマ酸化法による低抵抗強磁性トンネル接合の作製"日本応用磁気学会誌. 25・4-2(印刷中). (2001)
[Publications] 林将光: "強磁性トンネル接合のスピン依存局所伝導特性"日本応用磁気学会誌. 25・4-2(印刷中). (2001)
[Publications] X.F.Han: "Fabrication and magnetoelectrc properties of high-magnetore-sistance tunnel junctions"J.Magn.Soc.Japan. 25・4-2(in press). (2001)
[Publications] S.Mizukami: "The study on ferromagnetic resonance linewidth for NM/80NiFe/NM films (NM=Cu, Ta, Pd and Pt)"Jpn.J.Appl.Phys.. 40(in press). (2001)

2000 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

Principal Investigator

宮崎 照宣 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151)

Research Products

[Publications] X.F.Han: "Characterization of the Barrier Layer in Al_<1-x>Co_x{Al_<1-x>Co_x-Oxide}/Al Tunnel Junctions"J.Magn.Soc.Japan. 24・4-2. 603-606 (2000)

[Publications] 安藤康夫: "強磁性トンネル接合の局所伝導特性と磁気抵抗効果"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 611-614 (2000)

[Publications] 上條誠: "強磁性トンネル接合の低抵抗化と熱処理効果"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 591-594 (2000)

[Publications] H.Kubota: "The Dependence of TMR on Plasma Oxidation Time and Al Thickness in Ni-Fe/Co/Al-O/Co Junctions"J.Magn.Soc.Japan. 24・4-2. 595-598 (2000)

[Publications] 村井純一郎: "Co/Al/Al-Oxide/Co接合界面のマグノン非弾性励起"日本応用磁気学会誌. 24・4-2. 615-618 (2000)

[Publications] Y.Ando: "Local curent distribution in a ferromagnetic tunnel junction measured using coducting atomic force microscopy"J.Appl.Phys.. 87・9. 5206-5208 (2000)

[Publications] Y.Ando: "Magnon-assisted inelastic excitation spectra of a ferromagnetic tunnel junction"J.Appl.Phys.. 87・9. 5209-5211 (2000)

[Publications] X.F.Han: "High-Magnetoresistance Tunnel Junctions Using Co_<75>Fe_<25> Ferromagnetic Electrodes"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. L439-L441 (2000)

[Publications] X.F.Han: "Fabrication of high magnetoresistance tunnel junctions using Co_<75>Fe_<25> ferromagnetic electrodes"Applied Physics Letters. 77・2. 283-285 (2000)

[Publications] Y.Ando: "Annealing Effect on Low-Resistance Ferromagnetic Tunnel Junctions"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 5832-5837 (2000)

[Publications] J.Murai: "Magnon excitation of CoFe/Al-oxide/CoFe ferromagnetic tunnel junctions"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)

[Publications] S.Mizukami: "Ferromagnetic resonance linewidth for NM/80NiFe/NM films (NM=Cu, Ta, Pd and Pt)"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)

[Publications] Y.Ando: "Local transport properties of ferromagnetic tunnel junctions"J.Magn.Magn Mater.. (in press). (2001)

[Publications] 矢尾板和也: "プラズマ酸化法による低抵抗強磁性トンネル接合の作製"日本応用磁気学会誌. 25・4-2(印刷中). (2001)

[Publications] 林将光: "強磁性トンネル接合のスピン依存局所伝導特性"日本応用磁気学会誌. 25・4-2(印刷中). (2001)

[Publications] X.F.Han: "Fabrication and magnetoelectrc properties of high-magnetore-sistance tunnel junctions"J.Magn.Soc.Japan. 25・4-2(in press). (2001)

[Publications] S.Mizukami: "The study on ferromagnetic resonance linewidth for NM/80NiFe/NM films (NM=Cu, Ta, Pd and Pt)"Jpn.J.Appl.Phys.. 40(in press). (2001)

宮崎照宣東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151)