2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of switchable spintronics device based on the change in the magnetic exchange interaction by hydrogen gas
| Project/Area Number |
21K04152
|
|---|
| Research Institution | University of Toyama |
|---|
Principal Investigator |
赤丸 悟士 富山大学, 学術研究部理学系, 助教 (10420324)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 水素 / 磁性多層膜 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
水素吸蔵合金を含んだ磁性多層膜として、過去に磁性層であるFe層間の磁気相関が確認されているFe/V/Fe三層膜を選び、SiO2基板上に真空蒸着により作成した。この際、空気中での水素との反応性向上を目的として、最表面にPdを蒸着した。この磁性多層膜の水素応答を電気抵抗測定により検討した。気相の水素濃度を0%から0.2%にすると、電気抵抗の大幅な上昇が起こった。これはVが水素を吸収し水素化物相を形成することに対応する。水素濃度を10%まで段階的に上げると、水素濃度上昇に対して電気抵抗が少しづつ上昇する。これは最表面のPd層への水素溶解に対応する。その後水素濃度を0%とすると、水素の放出により電気抵抗は減少するが、V層中の水素放出は半日程度の時間が必要であった。これら電気抵抗の水素に対する変化、つまり水素の吸収・放出は繰り返しが可能であったが、V層の水素吸収・放出の速度は徐々に遅くなる傾向が見られた。
磁性多層膜の磁気抵抗測定より、Fe層間の磁気相互作用に起因する挙動は見られず、Fe層の異方的磁気抵抗効果による変化のみが見られた。この変化は、V層の水素吸収に対して不変であり、また水素吸収放出の繰り返しでも不変であった。つまり、Fe層は隣接するV層の水素吸収放出に対して変化せず、電気抵抗測定で見られたV層の水素吸収の遅延はV層内部の変化が影響していると示唆された。
Fe層の磁化のピンニングに用いるNiO薄膜を調製するスパッタリング装置は、購入した電極を既存の真空配管材料等と組み合わせ設計構築した。現在装置の動作の確認を行っており、動作が確認でき次第NiO薄膜の作成を検討する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
水素を吸収する多層膜の作成ではPdの利用や膜厚の検討を行い、水素に対する反応性や可逆性を確認することができた。一方で、使用予定であった機器のトラブルのため試料作成開始が遅れ、目的とする多層膜の探索では材料の組み合わせや構造の多方面からの検討が十分行うことができなかった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
磁性多層膜の材料の組み合わせや構造の検討、あるいは基板の影響の検討を進める。この中で、磁性層間の磁気相互作用に起因する磁気抵抗変化を示す多層膜を見出し、その水素への反応を調べる。
同時に、スパッタリングによるNiO薄膜の調製条件の検討を行う。磁気抵抗変化を示す磁性多層膜の組み合わせが見出されていれば、NiO薄膜と組み合わせスピンバルブ素子構築について検討する。
|
| Causes of Carryover |
使用予定であった装置のトラブルの解消に時間がかかり、予定していた装置の構築や実験計画が少し遅れたため、それらに使用予定であった消耗品や成果発表のための旅費が未使用となった。
今後の研究計画を進めることで、今年度経費を含めた早期の執行を行う予定である。
|
