2011 Fiscal Year Annual Research Report
面内規則配列を有する自己組織化ナノ構造薄膜の作製とスピンデバイスへの適用
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22246078
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| Research Institution | Tohoku Gakuin University |
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Principal Investigator |
土井 正晶 東北学院大学, 工学部, 教授 (10237167)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐橋 政司 東北大学, 大学院・工学研究所, 教授 (20361123)
三宅 耕作 東北大学, 大学院・工学研究所, 助教授 (20374960)
今村 裕志 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (30323091)
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| Keywords | エピタキシャル / 自己組織化 / 磁気抵抗効果 / ナノ接点 / スピンダイナミクス / 人工格子 |
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| Research Abstract |
本研究課題では、極薄(～1nm)の酸化物層中に、1～2nmφのナノ接点サイズの金属導電チャネルを面内に規則的に配列したNOL(Nano-Oxide Layer)を高スピン伝導非対称性を有する単原子積層[Fe/Co]。エピタキシャル単結晶薄膜で挟み込んだスピンバルブ薄膜を作製し、その接点領域(ナノ狭窄部)に閉じ込められるナノ狭窄磁壁によるMR比<100%を有する低抵抗磁気抵抗素子を実現することを目標としている。本研究の要は、エピタキシャル成長、選択酸化、選択ミリング等の自己組織化手法を駆使して、微細加工などのトップダウンプロセスでは現状不可能である絶縁体中に1～2nmφの金属導電チャネルを面内に規則的に配列した極薄酸化物薄膜を単結晶薄膜上に作製することである。平成23年度はエピタキシャル強磁性薄膜上の自己組織化ナノパターニング技術を検討し、NOL(Nano-Oxide Layer)のConductive-AFMとTEM観察による構造評価を行い、ナノ接点の形成技術の確立を目指して実験を行った。まず、エピタキシャルAlternate Monatomic Layered(AML)磁性体/非磁性体界面のスピン依存界面抵抗に着目し、中間層材料を変えたCPP(Current Perpendicular to Plane)GMR素子を試作し、Ag中間層を用いた場合に、0.84の大きなγ値が得られること、またそのMR特性は、AML膜厚5nmで面積抵抗変化量ΔRAが3mΩμm^2以上、MR比5%が得られることを見出した。また、アンドレーフ反射法によってAML Fe/Co薄膜のスピン分極率が0.60であることを実験的に検証し、規則度の増加によるスピン分極率の増加を確認した。さらに金属/酸化物/金属の3層膜に於いて微細加工によるドット形状の作製を行い、素子化への設計指針を得た。
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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
アンドレーフ反射法によってAML Fe/Co薄膜のスピン分極率が0.60であることを実験的に検証し、規則度の増加によるスピン分極率の増加を確認した。さらに金属/酸化物/金属の3層膜に於いて微細加工によるドット形状の作製を行い、素子化への設計指針を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、エピタキシャル成長、選択酸化、選択ミリング等の自己組織化手法を駆使してチャネル径の制御されたエピタキシャルFe/Co NOLを作製し、AML/NOL/AML薄膜において素子化および評価を行う。実験結果を理論計算の結界と比較・検討し、研究目標の達成に向けて研究を推進させる。
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