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2013 Fiscal Year Annual Research Report

超薄膜強磁性金属における磁気異方性の電界制御

Research Project

Project/Area Number 11J01274
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

塩田 陽一  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD)

Keywordsスピントロニクス / 磁気異方性 / 磁化反転 / 電圧制御
Research Abstract

現在、メモリなどのエレクトロニクスデバイスにおいて待機電力・消費電力の低減が求められています。そこで本研究では、室温下で磁性材料に直接電圧を印加することによって磁化の方向を制御し新たなデバイス応用を目指し研究を行っています。本年度は電圧効果の下地依存性、及び新たな解析手法を用いた垂直磁気異方性の二次の項に対する電圧効果の定量評価を行いました。
まずスパッタリング法を用いて成膜したTa下地及びRu下地を有するCoFeB/MgO接合において、様々な電界印加下での磁気抵抗曲線から電界効果を定量的に評価しました。どちらの素子においても垂直磁気異方性は電界に対して線形に応答するが、変化の符号が異なっていました。異方性変化量はそれぞれTa/CoFeB/MgOで-35・J/m2(V/nm)-1、Ru/CoFeB/MgOで+18・・J/m2(V/nm)-1でした。この結果より、電界効果は強磁性層/絶縁層界面での効果と考えられるが、その変化の大きさ・符号は下地層にも大きく依存することがわかりました。
次にスパッタリング法を用いて成膜したMgO(2nm)/CoFeB(2nm)/Ta capのトンネル磁気接合素子において高次の垂直磁気異方性の電圧効果を評価しました。まずは垂直磁気異方性の一次の項に対する電圧効果を定量評価しました。高次の異方性は膜面垂直磁場下では無視する事ができるため、そのような条件下での熱励起強磁性共鳴法より共鳴周波数を測定しました。フィッティングを行った結果、一次の垂直異方性磁場の線形な電圧依存性を有し、-0.34kOe/Vの傾き持つことがわかりました。次に膜面垂直方向から35°傾けた傾斜磁場印加下で電圧誘起強磁性共鳴法より共鳴周波数を測定しました。ここでフィッティングを行う際、一次の項の値は前述の値を用いました。この測定より二次の垂直磁気異方性磁場も線形な電圧依存性を有し、-0.14kOe/Vと一次の項よりは小さいものの、同様に電圧効果を示しました。このような報告はこれまで行われておらず、二次の項まで考慮する事は今後電圧効果の増大に有益であると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

  • Research Products

    (6 results)

All 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Opposite signs of voltage-induced perpendicular magnetic anisotropy change in CoFeBg | MgO junctions with different underlayers2013

    • Author(s)
      Y. Shiota, F. Bonell, S. Miwa, N. Mizuochi, T. Shinjo, and Y. Suzuki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 103 Pages: 082410-1

    • DOI

      10.1063/1.4819199

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Evaluation of voltage-torque through voltage-induced ferromagnetic resonance2014

    • Author(s)
      Y. Shiota, S. Miwa, F. Bonell, N. Mizuochi, T. Shinjo, Y. Suzuki
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2014-03-20
  • [Presentation] Evaluation of voltage-torque by voltage-induced ferromagnetic resonance in CoFeB|MgO magnetic tunnel junctions2013

    • Author(s)
      Y. Shiota, S. Miwa, F. Bonell, N. Mizuochi, T. Shinjo, Y. Suzuki
    • Organizer
      58th Annual Conference on MMM
    • Place of Presentation
      Sheraton Denver Down Town(米国コロラド州)
    • Year and Date
      2013-11-08
  • [Presentation] Au (001)/Fe (001)/MgO (001)におけるスピン波伝搬のFe膜厚依存性2013

    • Author(s)
      塩田陽一、三輪真嗣、水落憲和、新庄輝也、鈴木義茂
    • Organizer
      第68回日本物理学会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県)
    • Year and Date
      2013-09-25
  • [Presentation] 電圧誘起強磁性共鳴による電圧トルク評価2013

    • Author(s)
      塩田陽一、三輪真嗣、F. Bonell、水落憲和、新庄輝也、鈴木義茂
    • Organizer
      第37回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2013-09-05
  • [Presentation] Voltage-induced perpendicular magnetic anisotropy change in sputtered Ru/CoFeB/Mgo structure2013

    • Author(s)
      Y. Shiota, F. Bonell, S. Miwa, N. Mizuochi, T. Shinjo, Y. Suzuki
    • Organizer
      The 8th international symposium on Metallic Multilayers
    • Place of Presentation
      Kyoto Research Park (京都府)
    • Year and Date
      2013-05-20

URL: 

Published: 2015-07-15  

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