2002 Fiscal Year Annual Research Report

スピントンネル磁気抵抗デバイスの試作と評価

Research Project

Project/Area Number	13555001
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	久保田均東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30261605)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	熊谷静似 SONY(株), CNC DSC磁気デバイス事業部, 課長(研究職) 宮崎照宣東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151) 安藤康夫東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60250726) 中塩栄治 SONY(株), CNC DSC磁気デバイス事業部, 研究員
Keywords	収束イオンビーム / カーボン膜 / タングステン膜 / 微細加工 / スピントンネル / 磁気抵抗効果 / エピタキシャル成長 / バイアス依存性
Research Abstract	収束イオンビームのカーボン(C)膜およびタングステン(W)膜の局所的な堆積機能を利用して微小トンネル接合の作製を試みた.C膜を用いた場合,最小100nmの四角形のマスクパターンが作製できた.トンネル接合膜の上にCマスクを形成しイオンエッチングを行った.側壁に金属層が厚く堆積するため,マスクパターンの除去が困難であった.トンネル接合膜の上部電極層およびCパターンを薄くし除去性を向上させたが,実験ごとのばらつきが大きくなお問題である.一方、W膜をマスクおよび上部リード線として用いるプロセスを新たに構築した.このプロセスではWをリード線として用いるためエッチング後に除去する必要がなく試料の作製が容易になった.W膜を最小140x180nm^2の長方形で高さ約1ミクロンのパターンに形成することができた.作製したトンネル接合の磁気抵抗効果は約2%,抵抗値は約40Ωであった.これらの値は予想される値よりも低く,側壁の金属層再付着およびイオン照射による絶縁層の部分的な破壊による電流リークが考えられる. トンネル接合の絶縁層の質的向上のため,si(111)単結晶表面上にエピタキシャル成長させた下部電極Ag/cu/Ni-Feを用いてトンネル接合を作製した.絶縁層はA1酸化膜,上部電極はCo-Fe/Ir-Mn/Ni-Fe/Taとした.低速電子線回折の実験により下部電極のエピタキシャル成長を確認した.この接合の室温の磁気抵抗比は50%と高く,かつバイアス電圧依存性が非常に小さい.酸化時の粒界をとおした酸素の拡散が抑制され,絶縁層および下部電極表面での欠陥密度が減少したことが原因と考えられる. 今後の課題は前述の微細加工プロセスを完成し,エピタキシャル成長した高品位トンネル接合を一辺100nm以下の微小接合に加工し,形状とスイッチング特性の関係を明らかにすることである.

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] 井浦聡則: "ラジカル酸化法で作製した高耐熱強磁性トンネル接合"日本応用磁気学会誌. 26. 839-842 (2002)
[Publications] Yasuo Ando: "Growth mechanism of thin insulating layer in ferromagnetic tunnel junctions prepared using various oxidation methods"Journal of Physics D. 35. 2415-2421 (2002)
[Publications] Hitoshi Kubota: "Hard mask fabrication for MRAM elements using FIB assisted selective CVD"Journal of Applied Physics. (in press). (2003)
[Publications] Ji Hyung Yu: "Magnetic tunnel junctions with high magnetoresistance and small bias voltage dependence using epitaxial NiFe(111) ferromagnetic bottom electrodes"Journal of Applied Physics. (in press). (2003)
[Publications] Yasuo Ando: "Interface characterization of magnetic tunnel junctions by using tunneling spectroscopy"Journal of Applied Physics. (in press). (2003)
[Publications] 井浦聡則: "下部磁性層を酸化して作製したトンネル接合の高耐熱特性"日本応用磁気学会誌. (in press). (2003)
[Publications] 宮崎照宣: "トンネル磁気抵抗効果とスピンエレクトロニクスの展開"固体物理. 38. 109-124 (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

スピントンネル磁気抵抗デバイスの試作と評価

Principal Investigator

久保田 均 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30261605)

Research Products

[Publications] 井浦 聡則: "ラジカル酸化法で作製した高耐熱強磁性トンネル接合"日本応用磁気学会誌. 26. 839-842 (2002)

[Publications] Yasuo Ando: "Growth mechanism of thin insulating layer in ferromagnetic tunnel junctions prepared using various oxidation methods"Journal of Physics D. 35. 2415-2421 (2002)

[Publications] Hitoshi Kubota: "Hard mask fabrication for MRAM elements using FIB assisted selective CVD"Journal of Applied Physics. (in press). (2003)

[Publications] Ji Hyung Yu: "Magnetic tunnel junctions with high magnetoresistance and small bias voltage dependence using epitaxial NiFe(111) ferromagnetic bottom electrodes"Journal of Applied Physics. (in press). (2003)

[Publications] Yasuo Ando: "Interface characterization of magnetic tunnel junctions by using tunneling spectroscopy"Journal of Applied Physics. (in press). (2003)

[Publications] 井浦 聡則: "下部磁性層を酸化して作製したトンネル接合の高耐熱特性"日本応用磁気学会誌. (in press). (2003)

[Publications] 宮崎 照宣: "トンネル磁気抵抗効果とスピンエレクトロニクスの展開"固体物理. 38. 109-124 (2003)

久保田均東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30261605)

[Publications] 井浦聡則: "ラジカル酸化法で作製した高耐熱強磁性トンネル接合"日本応用磁気学会誌. 26. 839-842 (2002)

[Publications] 井浦聡則: "下部磁性層を酸化して作製したトンネル接合の高耐熱特性"日本応用磁気学会誌. (in press). (2003)

[Publications] 宮崎照宣: "トンネル磁気抵抗効果とスピンエレクトロニクスの展開"固体物理. 38. 109-124 (2003)