2021 Fiscal Year Annual Research Report
空間対称性の破れの制御によるスピン軌道トルクの増強と3次元メモリへの展開
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20H02182
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
加藤 剛志 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (50303665)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大島 大輝 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60736528)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 電子・電気材料 / 磁性材料 / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は膜厚方向に構造変調を加え，人工的に空間反転対称性を破ったGd/FeCo多層膜をマグネトロンスパッタ法により作製し，その磁気特性の評価を行うとともに2~10 um幅のHallクロス形状に微細加工し，スピン軌道トルクおよびスピン軌道トルク磁化反転の膜構成依存性を調べた．膜厚方向に組成勾配のないGd/FeCoから徐々に組成勾配を大きくした4種のサンプルを用意し，全てのサンプルで平均組成がほぼ同じとなっていることを確認した．膜厚方向に組成勾配のないGd/FeCo多層膜のスピン軌道トルクを測定し，ダンピングライクトルク，フィールドライクトルクの有効磁場は補償組成付近で大きくなること，フィールドライクトルクの符号は補償組成を挟んで変化することを確認した．この傾向はGdFeCo合金と同様であり，Gd/FeCo多層膜でも，GdFeCo合金と同様のスピン軌道トルクが得られた．膜厚方向に組成勾配のあるGd/FeCo多層膜の磁化反転の臨界電流の面内磁場依存性を測定し，全ての膜でおおよそ10 MA/cm2程度の反転電流密度が観測された．膜厚方向の組成勾配を増加させることにより若干の反転電流密度の低下が観測されたが，有意な差か否かについて，より詳細に検討する必要があることが分かった．また，Gd/FeCo多層膜に比べ微細加工が容易なCo/Pd系多層膜をメモリ層とする巨大磁気抵抗効果型接合を作製し，スピン移行トルクによる磁化反転を確認した．
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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
本年度予定していた膜厚方向に構造変調を加え人工的に空間反転対称性を破ったGd/FeCo多層膜を作製し，そのスピン軌道トルク測定を行った．また，Co/Pd多層膜をメモリ層とする巨大磁気抵抗効果型接合を作製し，スピン移行トルクによる磁化反転を確認するなど，3次元メモリ原理実証の検討も順調に進んだ．本研究の目的達成にはより多くのサンプルについて検討を進める必要があるが，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き，膜厚方向に構造変調を加え，人工的に空間反転対称性を破ったGd/FeCo多層膜を作製し，スピン軌道トルク，ジャロシンスキー守谷（DMI）相互作用を計測する．昨年度は補償組成近傍のGd/FeCo多層膜（全膜厚5 nm）のみであったが，本年度は希土類リッチ側から遷移金属リッチ側まで組成を変更すること，全膜厚を変化させるなど，空間反転対称性の効果を網羅的に検討する．更にTb/FeCo/Gd多層膜も作製し，希土類元素内にも構造変調を加えた場合についても計測を進める．Co/Pd系多層膜を含む3次元メモリ構造はスピン移行トルクとスピン軌道トルクを同時印加することによる磁化反転を試み，3次元メモリの原理実証を進める．
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