2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of read sensors for ultra high density magnetic recording using Heusler alloys with high spin polarization
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25249087
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
古林 孝夫 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 主席研究員 (80354348)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 有紀子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50421392)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ホイスラー合金 / CPPGMR / ハーフメタル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CPP-GMRの面積抵抗変化量を増大させ高出力を得るためにはスペーサー材料として高い電気抵抗率を持つ導電性酸化物を使用することが有用であると考えられる。本研究ではNaCl構造を持ち、ホイスラー合金とのエピタキシャル成長が期待できるMg0.2Ti0.8Ox (MTO)を用いた。MgO(001)単結晶基板上に、Cr(10)/Ag(100)/CoFeGaGe(10)/Ag(1)/MTO(tSp)/Ag(1)/CoFeGaGe(10)/Ag(5)/Ru(8) (膜厚はnm, tSp = 2-2.5 nm)の膜構成で成膜を行い、上部CoFeGaGe層を付けた後に550°Cで熱処理を行った。その結果、面積抵抗 RA=200 mΩ μm2で最大45％程度の高いMR比が得られた。
CPP-GMRを用いた磁気ヘッドや磁場センサーの実現には、多結晶かつ比較的低温熱処理で、高いCPP-GMR値が得られる材料系およびプロセスの開発が必要である。本研究では、Co2(Mn,Fe)Geホイスラー合金とAg系合金のスペーサー層を用いた多結晶CPP-GMR素子を作製した。化学機械研磨されたTa/Cu/Ta電極上に、スパッタリングにより擬スピンバルブおよび交換バイアススピンバルブを製膜した。擬スピンバルブ薄膜の構造は、Ru(2)/Co50Fe50(1)/CoFeBTa(0-1.2)/CoMnFeGe(5)/Co50Fe50(0.4) /Ag90Sn10(4)/Co50Fe50(0.4)/CoMnFeGe(5)/Co50Fe50(0.4)/Ru cap（組成はat. %、膜厚はnm）である。CoMeFeGeの実際の組成は、Co51Mn13Fe8Ge28 (at. %)であった。成膜はすべて室温で行い、製膜後に真空中で300 °C, 3 hの熱処理を行った。CoFeBTaはアモルファス軟磁性材料であり、下地として用いることによりホイスラー層の規則化を促進し、MRを向上させることが報告されている。測定の結果、面積抵抗（RA）は30 mΩ μm2程度、MR比は25%であった。本研究の多結晶素子は、300 °C熱処理においては、同じ材料を用いたエピタキシャル素子を超える面積抵抗変化量ΔRAが得られた。
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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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[Patent(Industrial Property Rights)] 電流垂直型磁気抵抗効果素子2014
Inventor(s)
ドゥイェ/古林孝夫/高橋有紀子/宝野和博
Industrial Property Rights Holder
ドゥイェ/古林孝夫/高橋有紀子/宝野和博
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
US patent 9589583
Filing Date
2014-03-07
Acquisition Date
2017-03-07
Overseas
