2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of piezoelectronically spintronic devices and its application to ultra-low voltage memory
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18K18853
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高村 陽太 東京工業大学, 工学院, 助教 (20708482)
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2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / SmFe2 / 磁歪 / 偏光広域X線吸収微細構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である本年度は、アモルファスのSmFe2合金薄膜の磁化特性の異方性の起源に関する研究を実施した．成膜中の基板温度により磁気異方性が異なる試料を作り分け，前年度高エネルギー加速器研究機構で測定した偏光広域X線吸収微細構造(EXAFS)信号を解析した．垂直方向に磁化が向きやすい試料においては，Sm原子とFe原子の距離が面直方向に長く，面直方向に短いことがわかった．この結果は内部応力の存在を示唆し、逆磁歪効果によって垂直磁気異方性が発現したと結論づけた．垂直磁気異方性を示さない試料は等方的な原子間距離を持った．また，どの試料でもSm原子の周囲のFe原子の個数（配位数）に異方性があったが，磁気の異方性との相関は見られなかった．
SmFe2中の原子間距離の異方性の形成原因として，他の希土類金属合金からのアナロジーで，基板とSmFe2の熱膨張係数の違いに注目し，様々な基板(MgO,石英，熱酸化Si, PNM-PT)を用いてSmFe2を作製した．残念ながら系統的な変化は観測されず結論には至らなかったが，メモリ応用において重要な熱酸化Si基板でもSmFe2は垂直磁気異方性を発現することを確認した．さらに下地層をWからTaに変えた場合においても垂直磁気異方性の発現を確認し，SmFe2はスピンオービットトルクを用いた応力アシスト・磁化反転にも適用可能であることを示した．
以上得られた知見は，ピエゾエレクトリック磁気抵抗素子の今後の開発に重要である．本研究計画はこれで終了となるが，引き続き研究を続けていく計画である。
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