2016 Fiscal Year Annual Research Report
Variety of physical properties of hetero-junction with ordered alloys and the spin devices
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24226001
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安藤 康夫 東北大学, 工学研究科, 教授 (60250726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大兼 幹彦 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50396454)
永沼 博 東北大学, 工学研究科, 助教 (60434023)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | スピンデバイス / ヘテロ接合 / 規則合金 / ホイスラー合金 / L10合金 / マルチフェロ材料 / トンネル接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに開発したL10構造を有するMnAl薄膜は非常に大きな磁気異方性と小さな磁気緩和定数を示す一方で，薄膜作製時の基板温度が高いことで表面平坦性が悪いことが問題であった．今年度は，成膜後に適切な熱処理を施すことで良好な磁気特性を保持しつつ，表面平坦性を劇的に改善できた．開発したL10-MnAl薄膜は10ナノメートル程度の超微小なトンネル磁気抵抗(MTJ)素子に応用可能である．
これまでにCo2(Fe0.4Mn0.6)Siホイスラー合金が高いスピン分極率と非常に小さい磁気緩和定数を示すことを明らかにしてきた．今年度は，アモルファスのSiO2基板上に多結晶のホイスラー合金薄膜の作製を試みた．その結果,Ta/CoFeB/MgO下地層上に高規則度かつ高(001)配向を有するホイスラー合金薄膜を作製することができた．さらに，最適条件で作製したホイスラー合金薄膜を電極としたMTJ素子においてエピタキシャル膜と同等のTMR効果を観測することに成功した．
L10-FePd電極上にペロブスカイト型のSrTiO3エピタキシャルトンネル絶縁膜の作製を試みた．FePdとSrTiO3界面に極薄のPd薄膜を挿入し，また，成膜温度を最適化することでエピタキシャル成長したSrTiO3トンネル絶縁層を作製することができた．SrTiO3トンネル絶縁層は低抵抗かつ高TMRのMTJ素子に応用可能である．
極薄かつ高品質のBiフェライト薄膜をLaSrMnO3強磁性層上に作製することに成功した．マルチフェロイック特性を示すトンネル絶縁層を有するMTJ素子は，電界効果を利用した新しいスピンデバイスの創成に結び付く画期的な成果である．
以上の規則合金を用いたヘテロ接合は，従来のスピンデバイスの性能を凌駕する可能性があり，また多彩な物理現象を示すことから，全く新しいスピンデバイスの創成につながるものである．
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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