Challenge to realize ultra-instantaneous annealing process for stretchable spin devices

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18827
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Chiba Daichi 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (10505241)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深見 俊輔 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60704492)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 瞬間熱処理 / フラッシュランプアニーリング / スピントロニクス / 磁気トンネル接合 / フレキシブルスピントロニクス

Outline of Final Research Achievements

In CoFeB/MgO MTJs, a high TMR ratio approaching 100% was achieved in only 1.7 seconds using flashlamp annealing.It was found that the CoFeB layer likely begins to crystallize before the thermal diffusion of B is completed. Based on these results and discussion, it is expected that fine control of crystallization, B diffusion of the CoFeB layer will be an important factor in further improving the FLA conditions. These results suggest that　flashlamp annealing can significantly reduce the time cost of spintronics device processes, which is important in the fabrication of MRAM and magnetic sensors.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた結果は、フラッシュランプアニーリング手法による瞬間熱処理がMRAMや磁気センサーの製造において重要なスピントロニクスデバイスプロセスの時間コストを大幅に削減できることを示唆している。また、圧倒的な時間短縮に加え、アニール処理にかかるエネルギーコストの削減も期待される。基板とその上のデバイスの間の温度勾配のさらなる調査が必要であるが、FLAは耐熱性の低いフレキシブルまたはストレッチャブル基板上に形成されたスピントロニクスデバイスのアニールプロセスとしても有用であると考えられる。