2014 Fiscal Year Annual Research Report
完全格子整合２重トンネル接合におけるスピン依存共鳴トンネル効果と新機能創成
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23246006
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
三谷 誠司 独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, グループリーダー (20250813)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
葛西 伸哉 独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, 主任研究員 (20378855)
介川 裕章 独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, 主任研究員 (30462518)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 格子整合 / ２重トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果 / 共鳴トンネル効果 / スピントロニクス素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高品位の層状構造を有する強磁性２重トンネル接合では、スピンに依存した共鳴トンネル効果が発現し、新規高集積度磁気メモリのためのダイオード特性や巨大なトンネル磁気抵抗効果の実現が期待される。さらに、その格子の完全性や共鳴状態に関連する基礎物性・機能性の研究も可能となる。しかし、従来の研究では、強磁性金属を用いた格子整合２重トンネル接合の作製報告はほとんどなく、理論予測や応用上の期待に反して、そのスピン依存伝導物性の研究は進展していなかった。本研究では、この状況にブレークスルーをもたらすために、格子ミスマッチがほとんどないスピネルバリアとホイスラー合金等の物質系による２重トンネル接合の作製を狙い、積層構造の成長・最適化、素子作製、および、特性評価・解析を推進した。
本年度は、MgAl2O4スピネルバリアとCo2FeAホイスラー合金強磁性電極を用いて完全格子整合した強磁性トンネル接合を作製することに注力した（MgAl2O4は現行の結晶性バリア材料であるMgOよりも格子定数が小さく、この目的に最適の新規バリア材料の一つである）。成長プロセスの最適化を進めた結果、得られた試料素子のトンネル磁気抵抗効果の大きさは、室温で300%を越えるに至った。また、特筆すべきこととして、得られた強磁性トンネル接合の構造解析を行った結果、格子不整合によるミスフィット転位がほとんど存在していないことが明らかになった。材料系の選択により、従来試料と比較して格段にミスフィット転位密度を下げ、狙った完全格子整合をほぼ達成できたと言える成果である。また、非常に重要な点として、この試料では、トンネル磁気抵抗比に及ぼす格子の不完全性の寄与がほぼ取り除かれており、界面での元素種の急峻性の寄与のみの評価ができていることになる。今後の理論値を目指した特性向上を狙う上での重要な知見である。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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