2016 Fiscal Year Annual Research Report
High performance GMR sensors using spin-control by anti-ferromagnetic NiO layer
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26289102
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
岩田 聡 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (60151742)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 剛志 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50303665)
大島 大輝 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (60736528)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | NiO反強磁性層 / 歪みセンサ / 巨大磁気抵抗効果 / スピンバルブ膜 / 一方向異方性 / 触覚センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，GMR磁気センサの高感度のための1つの手段として，反強磁性NiO層を介した交換結合膜を利用したGMR素子の開発を行なった。まず，Si基板上にTa(5nm)/CoFeB(10nm)/CoFe(4nm)/NiO(3nm)/CoFeB(5nm)/Ta(5nm)の積層膜をマグネトロンスパッタで作製し，その磁化ループを測定したところ，NiO層を介して2つの磁性層が交換結合し，外部磁界に対して同一の磁化変化することを確認した。そのため，この交換結合膜を磁化自由層とするスピンバルブ膜，すなわちSi基板上にTa(5nm)/CoFeB(10nm)/CoFe(4nm)/NiO(3nm)/CoFeB(5nm)/Cu(2.2nm)/CoFe(3nm)/MnIr(10nm)/Ta(2nm)を作製したところ，2.8％の磁気抵抗変化が得られた。NiOを介したスピンバルブ膜においても，磁気抵抗変が得られることが確認されたが，今回作製した構造では，NiO層の下の磁性層の厚さが14nmと薄いため，今後，厚膜化を図る必要がある。
一方，逆磁歪効果を利用した歪みセンサについては，高磁歪材料を利用して，カバーガラス上にTa(5nm)/FeSiB(20nm)/CoFeB(1.5nm)/Cu(2.0nm)/CoFe(3nm)/MnIr(10nm)/Ta(2nm)膜をスパッタ成膜し，幅100μm，長さ2000μmの細線に加工した。この素子に直流磁界とともに1kHzの交流磁界を加えて，素子に歪みを加えたところ，交流出力が大きく変化した。素子の磁気異方性と直流磁界の角度をパラメータとして出力特性を測定し，逆磁歪効果を考慮したシミュレーションを行なったところ，実験結果をほぼ説明できることが明らかとなった。
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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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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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