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2007 Fiscal Year Annual Research Report

高スピン分極率を有するホイスラー合金薄膜の構造と磁気・伝導特性

Research Project

Project/Area Number 18760537
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

高橋 有紀子  National Institute for Materials Science, 磁性材料センター, 主任研究員 (50421392)

Keywordsスピン分極率 / ホイスラー合金 / トンネル型磁気抵抗
Research Abstract

本研究では磁気ランダムアクセスメモリやハードディスクドライブの再生ヘッドで必要とされる高いトンネル型磁気抵抗(TMR)比を示すMagnetic Tunnel Junction (MTJ)を実現するために、Co基ホイスラー合金薄膜の作製と点接触アンドレーエフ反射を利用したスピン分極率測定を行う。実験的に高いスピン分極率が得られた材料を用いて、高いTMR比を実現することを最終的な目的としている。
昨年度に引き続きCo基ホイスラー合金に第4元素を添加することにより高いスピン分極率を示すホイスラー合金の探索を行った。その結果、Co_2Ti_xMn_<1-x>Sn系でx=0.25のときにスピン分極率が0.65、 Co_<2-x>Fe_xCrGa系でx=0.05のときに0.65が得られた。この値はハーフメタルの予想に反して低いものであったが、Co基ホイスラー合金のPCAR法により得られたスピン分極率の中では最も高いものである。Co_2Ti_xMn_<1-x>Sn系のスピン分極率の増加は、E_fの制御によるものと考えられる。計算によるとCo_2MnSnのEfはバンドギャップの右端に存在するが、MnをTiで置換していくとEfレベルがギャップ中央へシフトする。そのため不規則構造の存在によりバンドギャップ付近に余分な状態ができても、Efがギャップの中央へシフトしたことにより、その影響を受けにくくなったためと考えられる。Co_<2-x>Fe_xCrGa系のスピン分極率の増加はEfレづルの↑スピンの状態密度の増加によるものと考えている。
昨年度開発したスピン分極率の高い材料であるCo_2CrFeSiを用いたTMR素子の作製も試みた。しかし、MgO基板とのミスフィットが大きいために平坦な界面が実現しておらず、TMR比も低い値にとどまっている。今後下地層を検討することにより0.2nm以下の平坦な界面が実現できれば高いTMR比が期待される。

  • Research Products

    (12 results)

All 2008 2007

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] The enhancement of spin polarization of Co_2MnSn by Fe doping2008

    • Author(s)
      A. Rajanikanth
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure, magnetic property and spin polarization of Co_2FeAl_xSi_lx Heusler alloy2007

    • Author(s)
      T. M. Nakatani
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 102

      Pages: 033916

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Cr substitution for Fe on the spin polarization of Co_2Cr_XFe_l-xSi Heusler alloys2007

    • Author(s)
      S. V. Karthik
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 102

      Pages: 043903

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microstructure and spin polarization of quaternary Co_2Cr_lxV_xAl, Co_2V_1-xFe_xAl and C_O2Cr_l-xFe_xAl Heusler alloys2007

    • Author(s)
      S. V. Karthik
    • Journal Title

      Acta Materia 55

      Pages: 3867-3874

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High spin polarization in a two phase quaternary Heusler alloy Co_2MnAl_o.5Sn_0.52007

    • Author(s)
      A. Rajanikanth, D. Kande, Y. K. Takahashi and K Hono
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 1021

      Pages: 09J508

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] (Co,Fe)2CrGaホイスラー合金のスピン分極率2008

    • Author(s)
      中谷友也
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      武蔵工業大学
    • Year and Date
      2008-03-28
  • [Presentation] Effect of heat treatment on spin polarization of Co_2Ti_xMn_l-xSn2008

    • Author(s)
      S. Varaprasad
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      武蔵工業大学
    • Year and Date
      2008-03-28
  • [Presentation] Spi polarization in(Co,Fe)2CeGa Heusler alloys2007

    • Author(s)
      T.M. Nakatani
    • Organizer
      52nd annual Conference on Magnetism and Magne tic Materials, American Institute of Physics
    • Place of Presentation
      FL, Tampa
    • Year and Date
      2007-11-07
  • [Presentation] C_O2MnxFe_l-xSiホイスラー合金の構造とスピン分極率2007

    • Author(s)
      中谷友也
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
    • Year and Date
      2007-09-21
  • [Presentation] 透過電子顕微鏡によるホイスラー合金トンネル接合の解析2007

    • Author(s)
      中谷友也
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
    • Year and Date
      2007-09-21
  • [Presentation] Spin polarization of C_o2Mn_l-xFe_xSn alloy2007

    • Author(s)
      A. Rajanikanth
    • Organizer
      日本応用磁気学会
    • Place of Presentation
      学習院大学
    • Year and Date
      2007-09-11
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Co基ホイスラー合金2007

    • Inventor(s)
      高橋, 他4名
    • Industrial Property Rights Holder
      物材機構
    • Industrial Property Number
      待願2007-276353
    • Filing Date
      2007-10-24

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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