強相関酸化物強磁性トンネル接合の低電流スピン注入磁化反転機能の開拓

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21560707
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 佐藤 弘 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 研究チーム長 (50357141)
• Keywords: 強相関酸化物 / ハーフメタル / 磁性トンネル接合 / スピン注入磁化反転

Research Abstract

本研究では、低電流密度なスピン注入磁化反転素子を開発目標とする。スピン注入磁化反転の効率向上には、材料性能の向上、電極構造の最適化が重要である。電極材料には、スピン分極率がほぼ100%でハーフメタル特性を示す、強相関酸化物磁性体を用いる。電極構造の最適化は、実際に強相関酸化物磁性体電極を作製し、スピンSEMで直接観察することにより進める。
最終目標であるスピン注入磁化反転素子の開発においては、効率的な動作のため、磁化方向制御可能な、微小接合の作製が求められている。この要求を満たすために、サブミクロン寸法素子を作製するための作製技術、電極内の磁化方向やその制御を評価する評価技術が重要である。
電極材料には、強相関酸化物であるLal-xSrxMnO(x=0.4、以下LaSrMnO)を、パルスレーザー蒸着法にて、SrTiO3基板上に成膜した薄膜(50nm)を用いた。微細加工は、まず、電子ビーム直接描画法でレジストパターンを形成、その後、Arイオンエッチングでメサ構造への加工を行ない、200nm×160nm程度のレジストパターンを得ることができた。引き続き、このレジストパターンに対し、Arイオンミーリングを行い、メサ構造を作製できることを確認した。更に、電子ビーム直接描画法と組み合わせる、フォトマスクの検討・設計を行なった。更に、本研究の一部技術を、酸化物電界効果トランジスタの研究等、新しいデバイス研究に適応する。

Research Products

• [Journal Article] Strain-Mediated Phase Control and Electrolyte-Gating of Electron-Doped Manganites (2011)
  • Author(s): Ping-Hua Xiang, Shutaro Asanuma, Hiroyuki Yamada, Isao H. Inoue, Hiroshi Sato, Hiroshi Akoh, Akihito Sawa, Kazunori Ueno, Hongtao Yuan, Hidekazu Shimotani, Masashi Kawasaki, Yoshihiro Iwasa
  • Journal Title: ADVANCED MATERIALS Volume: 23巻 Pages: 5822-5287
  • DOI: DOI:10.1002/adma.201102968
  • Peer Reviewed
• [Presentation] (Nd,Sm)NiO3電気二重層トランジスタの動作特性 (2012)
  • Author(s): 浅沼周太郎、Xiang Ping-Hua、山田浩之、佐藤弘、井上公、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、下谷秀和、川崎雅司、岩佐義宏
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学(東京都)
  • Year and Date: 2012-03-17
• [Presentation] Strain-Mediated Phase Control and Electrolyte-Gating of Electron-Doped Manganites (2011)
  • Author(s): Xiang Ping-Hua、浅沼周太郎、山田浩之、井上公、佐藤弘、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、Yuan Hongtao、下谷秀和、川崎雅司、岩佐義宏
  • Organizer: FIRST-QS2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • Place of Presentation: ANAインターコンチネンタル万座ビーチリゾート(沖縄県)
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] Electric-Field Control of Metal-Insulator Transition in (Nd, Sm) NiO3 at Room Temperature (2011)
  • Author(s): 浅沼周太郎、Xiang Ping-Hua、山田浩之、佐藤弘、井上公、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、下谷秀和、川崎雅司、岩佐義宏
  • Organizer: FIRST-QS2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • Place of Presentation: ANAインターコンチネンタル万座ビーチリゾート(沖縄県)
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] Developments of Mott Transistor (2011)
  • Author(s): 浅沼周太郎、Xiang Ping-Hua、山田浩之、佐藤弘、井上公、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、下谷秀和、川崎雅司、岩佐義宏
  • Organizer: Frontier of Functional-Oxide Nano Electronics
  • Place of Presentation: 物質・材料研究機構(茨城県)
  • Year and Date: 2011-11-11
• [Presentation] Insulator-to-Metal Transition in Manganite by Electric Double Layer Gating (2011)
  • Author(s): Xiang Ping-Hua、浅沼周太郎、山田浩之、井上公、佐藤弘、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、Yuan Hongtao、下谷秀和、川崎雅司、岩佐義宏
  • Organizer: 18th International Workshop on Oxide Electronics
  • Place of Presentation: Marriot Napa Valley Hotel and Spa, (Napa, CA, USA)
  • Year and Date: 2011-09-26
• [Presentation] Control of electronic phases in electrolyte-gated (Nd, Sm) NiO3 thin film at room temperature (2011)
  • Author(s): 浅沼周太郎、Xiang Ping-Hua、山田浩之、佐藤弘、井上公、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、下谷秀和、川崎雅司、岩佐義宏
  • Organizer: 18th International Workshop on Oxide Electronics
  • Place of Presentation: Marriot Napa Valley Hotel and Spa, (Napa, CA, USA)
  • Year and Date: 2011-09-26
• [Presentation] 電気二重層FETによる(Nd,Sm)NiO3の室温での電子相制御 (2011)
  • Author(s): 浅沼周太郎、Xiang Ping-Hua、山田浩之、佐藤弘、井上公、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、下谷秀和、川崎雅司、岩佐義宏
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学(山形県)
  • Year and Date: 2011-08-30
• [Presentation] Electric field control of the metal-insulator transition in electrolyte-gated (Nd, Sm) NiO3 thin films (2011)
  • Author(s): 浅沼周太郎、Xiang Ping-Hua、山田浩之、佐藤弘、井上公、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、川崎雅司、岩佐義宏
  • Organizer: MRS spring meeting
  • Place of Presentation: Moscone West Convention Center (San Francisco, CA, USA)
  • Year and Date: 2011-04-26