Giant magneto-resistance at Heusler alloy / conductive oxide junction and application to magnetic sensors

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K13793
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: NAKATANI Tomoya 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 主任研究員 (60782646)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 巨大磁気抵抗効果 / ホイスラー合金 / スピン依存伝導 / 自己組織化

Outline of Final Research Achievements

We studied current-perpendicular-to-plane giant magnetoresistance (CPP-GMR) systems composed of ferromagnetic Heusler alloys and nonmagnetic metal-conductive oxide composite spacers. We achieved the highest ever-reported CPP-GMR ratio above 50% using practical polycrystalline device structures with a Ag-In-Zn-O spacer precursor material. We elucidated the origin of this large CPP-GMR effect to be due to current-confinement through nano-sized Ag metallic paths distributed in MnO maritx formed by reduction-oxidation reaction between the Ag-In-Zn-O precursor and Mn in the CoMnFeGe Heusler alloy. This result has opened up a new way to create nanocomposite spacer for CPP-GMR through self-organization by reduction-oxidation reaction, and the achieved large CPP-GMR effect is important for magnetic read sensor application for hard disk drives.

Free Research Field

スピントロニクス材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の主な学術的意義は、スピントロニクス素子において過去にほとんど報告のない、酸化還元反応によるナノコンポジットの自己組織化により、高い磁気抵抗効果が得られることを見出した点である。スピントロニクス素子に限らず、磁性材料においてナノ組織の制御の観点で、今後酸化還元反応が利用されることが期待される。また、本件で得られた高い磁気抵抗効果は、ハードディスクの再生ヘッドセンサとして応用されることが期待される。