2019 Fiscal Year Research-status Report
極微細スピントロニクスデバイスにおける微細構造表面の磁気特性評価とその制御
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19K04486
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
陣内 佛霖 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (60807692)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 微細加工 / 微細構造表面 / 磁気トンネル接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極微細スピントロニクスデバイスでは、微細構造表面の寄与が大きくなるため、その表面磁気特性がデバイス特性を左右する。したがってその表面磁気特性を評価し制御することがデバイス特性の高性能化にとって重要となる。本研究では、デバイス特性の高性能化を目指し、微細構造表面における磁気特性が実デバイスのデバイス特性や磁化反転機構にどのように影響するかを理解し、その知見を基に高性能極微細スピントロニクスデバイス実現のための微細化技術の設計指針を明らかにすることを目的としている。具体的には、サブ10 nm領域のスピントロニクスデバイスとして提案されている形状異方性磁気トンネル接合デバイスの作製プロセスを確立し、材料・プロセスを変化させたときの熱安定性や電流磁化反転などのデバイス特性評価から、微細構造表面の磁気特性に関する理解を深める。
令和元年度は、サブ10 nm領域の形状異方性磁気トンネル接合デバイスの設計、作製プロセスの構築、およびその特性評価を行った。まず理論に基づき材料やデバイス構造を変化させたときの極微細領域での熱安定性や反転電流などのデバイス特性を検討した。次に10 nm以下サイズをもつデバイスを様々な材料や膜厚でも安定して作製可能なプロセスを構築し、検討したデバイス構造を実際に作製しその特性を評価した。その結果、4.2 nm径素子での直流電流による磁化反転を観測し、CoFeB組成を変化させて熱安定性の温度依存性からFeB組成の場合Coが含まれた組成に比べて高温領域で熱安定性が急峻に低下することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
サブ10 nm領域の極微細磁気トンネル接合デバイスの作製プロセスを構築し、その特性を評価した。これは当初令和2年度に行う計画だったが、研究計画の優先度を見直し令和元年度に行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度は、令和元年度に構築したデバイス作製プロセス手法を用いて、引き続きサブ10 nm領域の形状異方性磁気トンネル接合デバイス特性を評価し、その材料・サイズ依存性から磁性体表面の影響を系統的に理解する。また新材料・構造の導入により素子特性の向上にも取り組む。
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| Causes of Carryover |
COVID-19感染対策のため学会が中止となり、旅費の支出がなくなったため。
次年度使用額分は次年度学会参加に使用することを計画している。
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Research Products
(2 results)
