2017 Fiscal Year Research-status Report
ナノ界面磁壁の制御と3次元シフトレジスターへの応用
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16K14257
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松山 公秀 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80165919)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電子デバイス・機器 / スピンエレクトロニクス / 磁性薄膜 / 磁気記録 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 磁壁を情報担体とする3次元シフトレジスターの実現に向け，構成材料としてCo/Ni, Co/Pd等の人工格子膜を選定のうえ，核形成磁界Hnと磁壁抗磁力Hwの比を磁壁情報安定性と低電力磁壁転送との相反要求に対する性能指標として，成膜条件，下地層，積層構造の最適化を行った．[Co(0.2nm)/Ni(0.8nm)]5/Au(75nm)/Ti(5nm)の試料において2kOe以上の異方性磁界と比較的小さなHw/Hn値が得られ，最適化前に比べ磁壁移動に要する電流閾値を1桁程度低減することに成功した．また，磁性細線の磁壁ピン止め力をより正確に評価するため，磁性細線の局所ジュール加熱により温度勾配付与し，細線に沿って磁化反転磁界を変調する新たな磁壁の初期設定手法を確立した．
2) 磁壁を基板面と垂直方向に制御性良く転送するための素子構造として，垂直磁気異方性層と面内磁気異方性とを周期積層したナノピラーについて，マイクロマグネティクスシミュレーションにより界面磁壁の転送特性評価を行った．層厚10nmの面内磁気異方性層が界面磁壁に対して実用上十分なピニングサイトとして機能することを明らかにし，30nm周期で形成したピニングサイト間を1ns幅の電流パルスでビットシフト可能であることを示した．
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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
本年度に行った磁性細線の構造及び形成条件の最適化により，磁壁駆動に要する電流値が大幅に低減され，動作消費電力の低減に資する有用な成果が得られた．また，磁壁のシフトレジスター動作を検証するための素子作製技術も向上し，微細加工素子における磁壁駆動特性をマイクロKerr効果顕微鏡により効率的に評価可能となった．また，計算機シミュレーションにより，基板面と垂直方向へのビットシフト動作が可能な材料磁気特性及び素子構造を明らかにする等，ほぼ当初の研究計画通りの成果が得られている．
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 垂直磁気異方性層と面内磁気異方性層とを周期的に積層した界面磁壁転送路を作製し，膜厚方向へのビットシフト動作を検証する．諸条件の適正化段階においては，磁壁のビット転送に要する十分な駆動力を印加出来ないことも想定されるため，外部バイアス磁界を補助的に用いることにより磁壁移動の際のエネルギー障壁を低減する．多層化に伴い，極Kerr効果測定では下層部分の磁化状態が検出困難となるため，ネットワークアナライザを用いたFMRスペクトラム測定を並行して行う．各層のFMR周波数が界面磁壁の有無により異なることを利用し，ピーク強度比から磁壁の集積状態を評価する．
2) 垂直転送路と水平転送路を集積化した3次元シフトレジスターの基本設計を行い，マイクロマグネティクスシミュレーションにより基本動作を検証する．垂直転送路と水平転送路に形成される異なる構造の磁壁動特性を明らかにし，両転送路において同一の電流パルスでビットシフトを実現するための材料磁気特性やピニングサイトの構造を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
本年度は，研究の進捗状況に鑑み物品費として使用を予定したスパッタリング用ターゲットの元素種選定を見直すこととし，その結果47,480円の当該助成金が生じた．この助成金は翌年度分の請求金額と併せて，選定ターゲットの購入に充当する計画としている．
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Research Products
(14 results)
