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原子層物質スペーサーによる面直電流磁気抵抗素子の高特性化の研究

Research Project

Project/Area Number 17H07376
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Physical properties of metals/Metal-base materials
Research InstitutionNational Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology

Principal Investigator

李 松田  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 博士研究員(任常) (90805649)

Project Period (FY) 2017-08-25 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsグラフェン / 二次元物質 / ホイスラー合金 / 高スピン偏極材料 / 磁気抵抗素子 / 超高真空化学気相成長法 / スピンエレクトロニクス / 磁性 / 磁気記録 / 先端機能デバイス
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、次世代ハードディスクドライブ(HDD)用の面直電流磁気抵抗(CPP-MR)素子に必要とされる素子の超薄膜化および磁気抵抗(MR)比と素子抵抗(RA)がバランスした特性を実現するため、スペーサー層の新材料として、現在の酸化物および金属材料に代えて、原子層物質のグラフェンおよび六方晶窒化ホウ素(h-BN)などを用いることを提案した。本研究課題得られたの成果は以下の通りである。
1.超高真空化学気相成長法のプロセスや原料ガスの分圧・曝露量などの作製条件を工夫することで、高スピン偏極ホイスラー合金薄膜上に単層グラフェンを100%の被覆率で成長する技術を確立することに成功した。上記成果は本提案の素子開発のベースとなる技術であり、同技術を応用することで、ホイスラー合金上へのh-BNや原子層物質混晶体の成長も可能と考えられる。
2.x線分光測定による、グラフェン/ホイスラー合金薄膜界面の磁性及び電子状態を調べた。グラフェンとホイスラー合金薄膜の間の化学結合がかなり弱いことが判明した。グラフェンに特有なπバンドの存在や界面近傍までホイスラー合金の結晶構造や磁気的性質が保たれていることなど、素子応用の有望性を示唆する結果が得られた。
研究内容を一層充実させた若手研究を採択されたため、本研究課題は辞退となった。若手研究では本研究課題で得られた予備的な成果に基づいて、原子層物質をスペーサーした面直電流磁気抵抗素子の開発を引き続き行う。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] MISiS(ロシア連邦)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Interface-induced perpendicular magnetic anisotropy of Co nanoparticles on single-layer h-BN/Pt(111)2018

    • Author(s)
      Watanabe Takahiro、Yamada Yoichi、Koide Akihiro、Entani Shiro、Li Songtian、Popov Zakhar I.、Sorokin Pavel B.、Naramoto Hiroshi、Sasaki Masahiro、Amemiya Kenta、Sakai Seiji
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 112 Issue: 2 Pages: 022407-022407

    • DOI

      10.1063/1.5010836

    • NAID

      120007133813

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dirac Cone Spin Polarization of Graphene by Magnetic Insulator Proximity Effect Probed with Outermost Surface Spin Spectroscopy2018

    • Author(s)
      Sakai Seiji、Erohin Sergei V.、Popov Zakhar I.、Haku Satoshi、Watanabe Takahiro、Yamada Yoichi、Entani Shiro、Li Songtian、Avramov Pavel V.、Naramoto Hiroshi、Ando Kazuya、Sorokin Pavel B.、Yamauchi Yasushi
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials

      Volume: 28 Issue: 20 Pages: 1800462-1800462

    • DOI

      10.1002/adfm.201800462

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effective adsorption and collection of cesium from aqueous solution using graphene oxide grown on porous alumina2018

    • Author(s)
      Shiro Entani, Mitsunori Honda, Iwao Shimoyama, Songtian Li, Hiroshi Naramoto, Tsuyoshi Yaita, and Seiji Sakai
    • Journal Title

      japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 4S Pages: 04FP04-04FP04

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04fp04

    • NAID

      210000148997

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] First direct synthesis of graphene/half-metallic Heusler alloy heterostructure for spintronic device applications2018

    • Author(s)
      Songtian Li, Takahiro Watanabe, Yoichi Yamada, Shiro Entani, Pavel B. Sorokin3, Yuya Sakuraba, Kenta Amemiya, Hiroshi Naramto, and Seiji Sakai
    • Organizer
      第65回応用物理学会学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Graphene/half-metallic Heusler alloy: a new heterostructure towards high-performance graphene spintronic devices2018

    • Author(s)
      Songtian Li, Takahiro Watanabe, Yoichi Yamada, Shiro Entani, Pavel B. Sorokin3, Yuya Sakuraba, Kenta Amemiya, Hiroshi Naramto, and Seiji Sakai
    • Organizer
      NanoWorld Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Funded Workshop] NanoWorld Conference2018

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-08-25   Modified: 2018-12-17  

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