2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-speed domain wall memory by electric field control of Rashba effect
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16H04325
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
小峰 啓史 茨城大学, 工学部, 准教授 (90361287)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青野 友祐 茨城大学, 工学部, 准教授 (20322662)
原 嘉昭 茨城工業高等専門学校, 自然科学科, 准教授 (30331979)
長谷川 靖洋 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60334158)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ラシュバ効果 / Bi薄膜 / ゲート絶縁膜 / フェリ磁性薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，巨大ラシュバ効果を発現させるための基本材料となるBi薄膜の作製条件検討を行った．Kセルを用いた真空蒸着装置を整備した．特にBiは低融点材料であるため，500K付近の温度制御プログラムなどを作製して再現性の確保を行った．蒸着温度，基板温度などの作製条件を変えて，Bi薄膜が作製可能となった．今後，結晶性制御などを見極めながら作製条件の最適化を行う．これと並行して，ゲート絶縁膜の作製検討も行った．AlN, Ta2O5, HfO2, SiO2, MgOなど種々の絶縁膜を形成するため，高周波マグネトロンスパッタリング装置にロングスロースパッタカソードを導入し，低ガス圧スパッタにより直進性の高いスパッタ粒子を得ること可能になった．絶縁膜を作製するスパッタの基本条件の確立と絶縁性の確認を行った．窒化物については窒素とアルゴンの混合ガスをスパッタガスとして用いた．結果として，絶縁膜を形成することが可能となり，今後，Bi薄膜との積層条件などを精査していく．
磁性薄膜の候補として，希土類-遷移金属合金のフェリ磁性体を検討した．フェリ磁性体の磁気特性を異常ホール抵抗により確認したところ，界面に起因する異常ホール抵抗の符号反転を見出した．ラシュバ効果を引き出すためには，界面の制御が特に重要であり，今後界面構造と磁気特性の相関に着目して今後作製検討を進めることとした．
デュアルハーモニックモードを有するロックインアンプを用いて，温度10K-500K, 磁場1.5Tでの輸送特性を評価する測定系を構築した．今後，素子形成検討と並行して，測定パラメータの最適化などを行う．
Bi薄膜の表面状態と輸送係数の関係について解析を行った．モデルハミルトニアンを用いた検討からホールポケットの大きさが伝導特性を大きく作用する可能性がわかり，電界制御によってラシュバ効果の程度が異なることが期待できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度計画していたBi薄膜の作製条件およびゲート絶縁膜の作製条件を確認することが出来，今後本研究の目的とするラシュバ効果の研究につなげることが出来た．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，Bi薄膜，絶縁層，磁性層との組み合わせにより，各層の機能を確認しつつ，ラシュバ効果を検証するための素子作製準備に移行していく予定である．
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