2013 Fiscal Year Annual Research Report
ナノトンネル接合における超巨大磁気抵抗効果のメカニズム解明
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24760025
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
佐久間 洋志 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40375522)
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| Keywords | プローブ顕微鏡 / トンネル接合 / 磁気抵抗効果 |
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| Research Abstract |
独自のナノプローバー装置を用いて，いくつかの薄膜・ナノ粒子とナノトンネル接合を作り，磁場をかけながら電気抵抗の変化を測定したところ，数万パーセントにも及ぶ非常に大きな抵抗変化（超巨大磁気抵抗効果）を観測した．このような現象はハードディスク等の性能向上に役立つことが期待されるため，本研究ではこの現象のメカニズム解明を目的として，以下の検討を行った．
(1)電場によるナノ構造形成の可能性：電流－電圧特性から試料とプローブ間に形成されるトンネル接合の物理的・化学的性質を調べ，磁気抵抗特性と比較した．磁気抵抗比が大きい点では，トンネル障壁幅は小さく，仕事関数は大きい傾向が見られた．また，プローブ－薄膜間の距離を変化させると，段階的に電流が変化する現象が見られ，何らかの物理的・化学的な変化が生じている可能性が示唆された．
(2)新奇スピン依存伝導現象である可能性：スピン‐軌道相互作用の大きさ，スピン偏極率，スピン拡散長といったパラメータを変更して，磁気抵抗効果への影響を調べるため，各種材料からなる薄膜・ナノ粒子の形成技術を開発した．具体的には，立方体形状の鉄ナノ粒子，結晶構造を制御した鉄－白金合金薄膜，半導体上に形成したマグネタイト・エピタキシャル薄膜等である．
(3)装置自体の変形である可能性：磁場印加によるナノプローバー装置自体の変形があるかどうかについて検討するために，従来ステンレス製であった装置本体をアルミニウムや真鍮，チタン等の非磁性金属製に変更した．
観測された超巨大磁気抵抗効果のメカニズムについて，研究期間内には結論は得られなかったものの，性能向上したナノプローバー装置と各種試料を用いて引き続き検討を続ける予定である．
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