2005 Fiscal Year Annual Research Report
ホイスラー合金を用いた高トンネル磁気低抗素子の創製とスピン注入磁化反転
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17206001
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宮崎 照宣 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 康夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60250726)
久保田 均 産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 研究員 (30261605)
水上 成美 日本大学, 工学部, 講師 (00339269)
大兼 幹彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50396454)
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| Keywords | 強磁性トンネル接合 / ホイスラー合金 / ハーフメタル / スピン分極率 / ダンピング定数 / スピン注入磁化反転 / スピンダイナミクス / トンネル磁気抵抗効果 |
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| Research Abstract |
1.エピタキシャルホイスラー系合金電極高TMR接合の作製
(1)MgO(001)基板/Cr下地層上に高(001)配向,高L2_1規則度を有し,かつ,非常に表面平坦性の良いCO_2MnSiホイスラー合金をエピタキシャル成長させる作製技術の開発に成功した.
(2)上記のCO_2Mnsiホイスラー合金を用いたCO_2MnSi/Al-oxide/CoFe強磁性トンネル接合において,室温で70%,2Kで159%の磁気抵抗比を得ることに成功した.この磁気抵抗比は,ホイスラー合金を用いたトンネル接合において世界最大であり,ホイスラー合金がハーフメタルであることを実験的に示した世界で初めての結果である.
2.分極率、ダンピング定数の評価
(1)超伝導トンネル分光法を用いて,(Co_<50>Fe_<50>)_<100-x>B_xのスピン分極率を測定した.スピン分極率はB濃度が20%で最大となることを明らかにした.
(2)強磁性共鳴(FMR)を用いて,Fe-Co-Ni三元合金薄膜のダンピング定数を測定した.ダンピング定数は,スピン軌道相互作用によって大きくなることを示唆する結果を得た.
3.微細化とスピン注入磁化反転
(1)微細加工プロセスに電子線リソグラフィを導入し,絶縁層にMgOを用いた最小100x200nm^2の微小トンネル接合を作製し,抵抗x面積値6Ωμm^2,磁気抵抗比90%を得ることに成功した.
(2)上記素子においてスピン注入磁化反転を観測することに成功した.反転に要した電流密度は7.7x10^6A/cm^2であり,熱処理温度の上昇とともに反転電流は増大した.
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