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2008 Fiscal Year Annual Research Report

強磁性体/半導体ヘテロ構造におけるスピン依存伝導の研究

Research Project

Project/Area Number 19560307
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

植村 哲也  Hokkaido University, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (20344476)

Keywordsスピンエレクトロニクス / スピン注入 / 強磁性体 / 半導体 / Co系ホイスラー合金 / GaAs / スピンLED / トンネリング異方性磁気抵抗
Research Abstract

本研究の目的は、1)スピン偏極率の高いハーフメタル材料を用い、半導体中への高効率なスピン注入を実現すること、および、2)スピン注入した電子の半導体中におけるスピン依存伝導特性を明らかにすることである。今年度は、(1)スピン注入源として、Co系ホイスラー合金薄膜とMgOトンネル障壁層、もしくは、ホイスラー合金とGaAsのショットキー障壁層からなるトンネル注入をそれぞれ検討し、それらの良質な単結晶薄膜を化合物半導体のGaAs上にエピタキシャル成長させる技術を開拓するとともに、(2)スピン注入効率を光学的に評価するためのスピンLED構造、および、電気的に評価するための強磁性体/半導体(GaAs)/強磁性体横型接合構造を有した磁気抵抗素子をそれぞれ作製した。その結果、ホイスラー合金のCo_2MnsiとMgOトンネル障壁を有するスピンLED構造において、室温において明瞭なエレクトロルミネッセンスを観測するとともに、スピン注入を示唆する発光の偏向特性を確認した。また、ショットキー障壁を有する磁気抵抗素子において、スピン偏極電子のトンネル注入によるトンネリング異方性磁気抵抗(TAMR)効果を新たに見出した。さらに、TAMR効果の強磁性電極材料依存性、バイアス電圧依存性、測定温度依存性を評価し、半導体中におけるスピン. 依存伝導特性を明らかにした。以上の成果は、将来の新しいスピン機能デバイスの創出にむけた基盤技術として有用である。

  • Research Products

    (42 results)

All 2009 2008

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 13 results) Presentation (29 results)

  • [Journal Article] Transport properties of Nb/PdNi bilayers and Nb/PdNi/Nb Josephson junctions2009

    • Author(s)
      K.-i. Matsuda
    • Journal Title

      J. Physics : Conference Series 150

      Pages: 0521551-1-0521551-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin-dependent tunnelling characteristics of fully epitaxial magnetic tunnel junctions with a Heusler alloy Co2MnGe thin film and a MgO barrier2009

    • Author(s)
      T. Taira
    • Journal Title

      J. Phys. D 42

      Pages: 084015-1-084015-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hard X-ray photoelectron spectroscopy of buried Heusler compounds2009

    • Author(s)
      S. Ouardi
    • Journal Title

      J. Phys. D 42

      Pages: 084010-1-084010-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Half-metallic electronic structure of Co_2MnSi electrodes in fully epitaxial Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi magnetic tunnel junctions proved by tunneling spectroscopy2009

    • Author(s)
      T. Ishikawa
    • Journal Title

      J. Appl. Phys 105

      Pages: 07B110-1-07B110-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Critical role of interface states for spin-dependent tunneling in half-metallic Co_2MnSi-based magnetic tunnel junctions investigated by tunneling spectroscopy2009

    • Author(s)
      T. Ishikawa
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett 94

      Pages: 092503-1-092503-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of annealing on spin-dependent tunneling characteristics of fully epitaxial Co2MnGe/MgO/Co50Fe50 magnetic tunnel junctions2009

    • Author(s)
      T. Taira
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett 94

      Pages: 072510-1-072510-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-valued Magnetic Tunnel Junction for Non-volatile Ternary Content Addressable Memory Application2008

    • Author(s)
      T. Uemura
    • Journal Title

      J. Appl. Phys 140

      Pages: 123911-1-123911-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and Characterization of Fully Epitaxial Magnetic Tunnel Junction Field Sensors using a Co2MnSi Thin Film2008

    • Author(s)
      M. Masuda
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics 44

      Pages: 3996-3998

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Epitaxial growth and characterization of Co2MnSi thin films on GaAs with MgO interlayer2008

    • Author(s)
      T. Uemura
    • Journal Title

      Physica E : Low-dimensional Systems and Nanostructures 103

      Pages: 2025-2027

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of fully epitaxial Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi magnetic tunnel junctions2008

    • Author(s)
      T. Ishikawa
    • Journal Title

      J. Appl. Phys 103

      Pages: 07A919-1-07A919-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic and magnetic properties of Heusler alloy Co_2MnSi epitaxial ultrathin films facing a MgO barrier studied by X-ray magnetic circular dichroism2008

    • Author(s)
      T. Saito
    • Journal Title

      J. Appl. Phys 103

      Pages: 07D712-1-07D712-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic and transport properties of superconductor/ferromagnetic bilayer microbridges2008

    • Author(s)
      K.-i. Matsuda
    • Journal Title

      J. Appl. Phys 103

      Pages: 07C711-1 07C711-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural, magnetic and electrical properties of Co2MnSi/MgO/n-GaAs tunnel junction2008

    • Author(s)
      S. Kawagishi
    • Journal Title

      J. Appl. Phys 103

      Pages: 07A703-1-07A703-3

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 強磁性細線中を伝搬する磁壁の構造および運動のTMR検出のシミュレーション2009

    • Author(s)
      澤田圭佑
    • Organizer
      2009年(平成21年)春季第56回応用物理学会関係連合講演会
    • Place of Presentation
      つくば市、筑波大学
    • Year and Date
      2009-03-31
  • [Presentation] エピタキシャルCoFe/n-GaAs接合における磁気抵抗特性2009

    • Author(s)
      今井洋介
    • Organizer
      The 13^<th> Symposiumu on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors (PASPS13)
    • Place of Presentation
      仙台市、東北大学
    • Year and Date
      2009-01-28
  • [Presentation] CoFe/n-GaAs/CoFe横型接合における磁気抵抗特性2009

    • Author(s)
      今井洋介
    • Organizer
      2009年(平成21年)第44回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • Place of Presentation
      函館市、サン・リフレ函館
    • Year and Date
      2009-01-19
  • [Presentation] Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/Co_<50>Fe_<50>強磁性トンネル接合のコンダクタンス特性に対するアニールの影響2009

    • Author(s)
      米村和希
    • Organizer
      2009年(平成21年)第44回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • Place of Presentation
      函館市、サン・リフレ函館
    • Year and Date
      2009-01-09
  • [Presentation] Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al強磁性トンネル接合のスピン依存コンダクタンス特性2009

    • Author(s)
      板橋直樹
    • Organizer
      2009年(平成21年)第44回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • Place of Presentation
      函館市、サシ・リフレ函館
    • Year and Date
      2009-01-09
  • [Presentation] ホイスラー合金薄膜を上部フリー層に用いた微細MTJの作製と評価2009

    • Author(s)
      増田昌洋
    • Organizer
      2009年(平成21年)第44回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • Place of Presentation
      函館市、サン・リフレ函館
    • Year and Date
      2009-01-09
  • [Presentation] Co_2MnSi細線電極における磁壁構造に依存したトンネル磁気抵抗のシミュレーション2009

    • Author(s)
      澤田圭佑
    • Organizer
      2009年(平成21年)第44回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • Place of Presentation
      函館市、サン・リフレ函館
    • Year and Date
      2009-01-09
  • [Presentation] ハーフメタル系強磁性体(Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al)/超伝導体(NbN)二層薄膜のエピタキシャル成長2009

    • Author(s)
      今井悟嗣
    • Organizer
      2009年(平成21年)第44回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • Place of Presentation
      函館市・サン・リフレ函館
    • Year and Date
      2009-01-09
  • [Presentation] Tunneling spectroscopy of fully epitaxial Co2MnSi/MgO/Co2MnSi magnetic tunnel junctions2008

    • Author(s)
      T. Ishikawa
    • Organizer
      2008 Material Research Society (MRS) Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, MA, USA
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] Spin-polarized tunneling in fully epitaxial magnetic tunnel junctions with Heusler alloy thin films and a MgO barrier2008

    • Author(s)
      M. Yamamoto
    • Organizer
      2008 Material Research Society (MRS) Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, MA, USA
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] Tunnel magnetoresistance characteristics of post-deposition-annealed Co2MnGe/MgO/CoFe tunnel junctions2008

    • Author(s)
      T. Taira
    • Organizer
      2008 Material Research Society (MRS) Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, MA, USA
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] Tunneling conductance characteristics for Co2Cr0.6Fe0.4Al/MgO/Co2Cr0.6Fe0.4Al magnetic tunnel junctions2008

    • Author(s)
      N. Itabashi
    • Organizer
      2008 Material Research Society (MRS) Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, MA, USA
    • Year and Date
      2008-12-02
  • [Presentation] Spin-dependent electronic structures of Co2Cr0.6Fe0.4Al electrodes investigated through tunneling spectroscopy2008

    • Author(s)
      N. Itabashi
    • Organizer
      53^<rd> Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Place of Presentation
      Austin, TX, USA
    • Year and Date
      2008-11-14
  • [Presentation] Tunneling spectroscopy of Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/CoFe magnetic tunnel junctions2008

    • Author(s)
      K. Yonemura
    • Organizer
      53^<rd> Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Place of Presentation
      Austin, TX, USA
    • Year and Date
      2008-11-13
  • [Presentation] pin-dependent tunneling characteristics of Co2MnGe/MgO/CoFe tunnel junctions2008

    • Author(s)
      T. Taira
    • Organizer
      53^<rd> Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Place of Presentation
      Austin, TX, USA
    • Year and Date
      2008-11-12
  • [Presentation] Half-metallic electronic structure of Co_2MnSi electrodes proved by tunneling spectroscopy2008

    • Author(s)
      T. Ishikawa
    • Organizer
      53^<rd> Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Place of Presentation
      Austin. TX. USA
    • Year and Date
      2008-11-12
  • [Presentation] Fabrication of fully epitaxial magnetic tunnel junctions with half-metallic Heusler alloy thin films and a MgO tunnel barrier2008

    • Author(s)
      M. Yamamoto
    • Organizer
      The 10^<th> Int'l Joint Symposium between Hokkaido University and Chungnam National University
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2008-10-23
  • [Presentation] Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al強磁性トンネル接合のスピン依存トンネルスペクトロスコピー2008

    • Author(s)
      板橋直樹
    • Organizer
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      多賀城市東北学院大学
    • Year and Date
      2008-09-14
  • [Presentation] Co_2MnGe/MgO/Co_<50>Fe_<50>強磁性トンネル接合のトンネル磁気抵抗特性の改善2008

    • Author(s)
      平智幸
    • Organizer
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      多賀城市東北学院大学
    • Year and Date
      2008-09-13
  • [Presentation] Co2MnSi電極を用いた強磁性トンネル接合におけるスピン依存コンダクタンス特性2008

    • Author(s)
      石川貴之
    • Organizer
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      多賀城市東北学院大学
    • Year and Date
      2008-09-13
  • [Presentation] Co_2MnGe/MgO/Co_<50>Fe_<50>強磁性トンネル接合のコンダクタンス特性2008

    • Author(s)
      平智幸
    • Organizer
      2008年(平成20年)秋季第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      春日井市、中部大学
    • Year and Date
      2008-09-05
  • [Presentation] Nb/PdNi二層膜およびNb/PdNi/Nbジョセフソン接合の電気伝導特性2008

    • Author(s)
      松田健一
    • Organizer
      2008年(平成20年)秋季第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      春日井市、中部大学
    • Year and Date
      2008-09-05
  • [Presentation] Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi MTJのスピン依存トンネル特性に対するアニール効果2008

    • Author(s)
      石川貴之
    • Organizer
      2008年(平成20年)秋季第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      春日井市、中部大学
    • Year and Date
      2008-09-04
  • [Presentation] Co_2Cr_0.6Fe_0.4Al/MgO/Co_50Fe_50強磁性トンネル接合のスピン依存トンネル特性2008

    • Author(s)
      米村和希
    • Organizer
      2008年(平成20年)秋季第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      春日井市、中部大学
    • Year and Date
      2008-09-04
  • [Presentation] Spin-dependent tunneling spectroscopy of fully epitaxial magnetic tunnel junc-tions with Heusler alloy Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al electrodes and a MgO barrier2008

    • Author(s)
      N. Itabashi
    • Organizer
      25^<th> Int'l Conf. on Low Temp. Physics
    • Place of Presentation
      Amsterdam, The Netherlands
    • Year and Date
      2008-08-11
  • [Presentation] Transport Properties of Nb/PdNi bilayers and Nb/PdNi/Nb Josephson junctions2008

    • Author(s)
      K.-i. Matsuda
    • Organizer
      25^<th> Int'l Conf. on Low Temp. Physics
    • Place of Presentation
      Amsterdam, The Netherlands
    • Year and Date
      2008-08-07
  • [Presentation] ハーフメタル系ホイスラー合金を用いた強磁性トンネル接合デバイス2008

    • Author(s)
      山本眞史
    • Organizer
      日本学術振興会薄膜第131委員会
    • Place of Presentation
      釧路市
    • Year and Date
      2008-06-27
  • [Presentation] Spin-dependent tunneling conductance in fully epitaxial Co2MnSi/MgO/Co_2MnsI tunnel junctions2008

    • Author(s)
      T. Ishikawa
    • Organizer
      IEEE Int'l Magnetics Conf. Europe 2008
    • Place of Presentation
      Madrid, Spain
    • Year and Date
      2008-05-05
  • [Presentation] Fabrication and characterization of magnetic tunnel junction field sensors with a Co_2MnSi thin film2008

    • Author(s)
      M. Masuda
    • Organizer
      IEEE Int'l Magnetics Conf. Europe 2008
    • Place of Presentation
      Madrid, Spain
    • Year and Date
      2008-05-05

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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