| Research Abstract |
近年,金属強磁性体薄膜/酸化物界面にはたらく磁気異方性が,外部からの電界印加によって変化する現象に注目が集まっている。本研究ではまず典型的な材料系であるMgO/CoFeB/Taを取り上げ,その界面磁気異方性及びその電界効果に対する,素子形成条件の影響の定量的な解析を行うことから着手した。
熱処理条件を変えたときのHR-RBS解析と磁化特性を比較したところ,熱処理時の拡散によってバッファ層として導入されるTaがMgO/CoFeB界面へ侵入すると界面磁気異方性が急激に低下し,これにほぼ比例して電界効果も低下することが分かった。これは熱処理条件を制約する因子となる。一方,CoFeB上へのMgO成膜条件を変更し,意図的にCoFeB表面が過剰酸化または酸化不足となる界面を作ったところ,両者の異方性の違いは僅かでも,表面酸化が過剰となるにつれて電界効果が低下することを見出した。酸化物との界面ではCoFeBと酸素が結合しているはずだが,酸素が過剰にならないような制御が本質的に重要であることが明らかとなった。
次にMgOに代えてAl_2O_3,Y_2O_3,ZrO_2等の酸化物の適用可能性を検討した。その結果,多少の大小はあるが,類似した界面磁気異方性及び電界効果を得た。これは界面の酸素と強磁性体の結合が界面異方性エネルギーを支配的に決定し,酸化物中の金属元素の効果は限定的であることを意味する。ただし例外はSiO_2のようにCoFeBとは急峻な界面をつくりにくい酸化物であり,このとき界面磁気異方性の大幅な低下を観測した。さらに,絶縁膜にフッ化物を用いて,酸素よりも電気陰性度の大きいフッ素を界面へ導入することを試みたが,界面には金属的な結合が多く生じ易くなるため,期待するほどの界面磁気異方性は観察できなかった。この改善の可能性の検証は今後の課題である。
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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
当初,初年度の検討対象どなる絶縁膜材料は1～2種の酸化物に絞り込み,2年目以降で種々の材料をに変更したことの効果を定量化する予定であった。これに対し,これまでのところ,計画を大きく先んじて酸化物は6種類,さらにフッ化物や窒化物を対象とした系統的な調査を開始しており,順調な進捗である。
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