2003 Fiscal Year Annual Research Report
反平行結合膜を用いたナノサイズ磁性素子の低電力スピン反転に関する研究
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15206074
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
猪俣 浩一郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90323071)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
手束 展規 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40323076)
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| Keywords | 反平行結合膜 / スピン反転 / トンネル磁気抵抗効果 / MRAM / 磁区構造 |
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| Research Abstract |
Ruを中間層とする反平行結合膜素子を電子線リソグラフィー,Arイオンミリング装置を用いて作製し,そのスピン反転特性を調べた.今回最小素子幅0.2μmの強磁性トンネル接合(HTJ)を作製することができた.HTJの素子構造は基板/バッファー層/IrMn/CoFe/Al-oxide/フリー層/キャップ層である.ここでフリー層は,CoFe単層膜とCoFe/Ru/CoFe反平行結合膜である.素子サイズを変えたMTJを作製し,スイッチング磁場の素子幅依存性を調べた結果,アスペクト比が1の場合,スイッチング磁場は素子幅に依存しないことが明らかとなった.また,この際,レマネンス値はほぼ1を示し,MRAM等のメモリのフリー層として有望であることが明らかとなった.一方,単層膜フリー層の場合は,素子幅の減少に伴い急激にスイッチング磁場が増大した.
次に,形状を丸型,四角型の2種類とした微細ドットを作製し,形状によるスイッチング磁場への影響を調べた.測定はマイクロカー効果により行った.単層膜素子では同じ素子サイズでも四角型のスイッチング磁場が丸型のそれより約2倍大きくなるのに対し,反平行結合素子のスイッチング磁場は素子形状にあまり依存しないことが明らかとなった.このことは,反平行結合膜素子では微細加工工程で生じる素子形状の不均一性にスイッチング磁場があまり影響されないことを意味している.また,磁場中MFMにより磁化反転中の磁区構造を調べた.単層膜素子ではゼロ磁場付近で複雑な多磁区構造を示しているのに対し,反平行結合膜素子では単磁区構造を保ち,一斉回転により磁化反転が起こっていることを確認した.
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[Publications] Y.Jiang et al.: "Perpendicular giant magnetoresistance and magnetic switching・・・"Phys.Rev.B. 68. 224426-1-224426-7 (2003)
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[Publications] 手束展規, 猪俣浩一郎: "低電力スピン反転-最近の研究動向と強い反平行結合素子の提案-"日本応用磁気学会誌. 27. 1053-1061 (2003)
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[Publications] K.Inomata et al.: "Size-independent spin switching field using synthetic antiferromagnets"Appl.Phys.Lett.. 82. 2667-2669 (2003)
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[Publications] N.Tezuka et al.: "Magnetic domain structures and switching properties insubmicron・・・"J.Magn.Magn.Matter.. (in press). (2004)
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[Publications] T.Nozaki et al.: "Magnetic switching properties of magnetic tunnel・・・"J.Appl.Phys.. (in press). (2004)
