ナノサイズ高感度磁気再生素子を実現するＣＰＰ－ＡＭＲ単結晶薄膜材料の開発
| Project/Area Number |
20H02177
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
角田 匡清 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80250702)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古門 聡士 静岡大学, 工学部, 教授 (50377719)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
|
|---|
| Keywords | 磁気抵抗効果 / スピントロニクス |
|---|
| Outline of Research at the Start |
伝導電子が結晶格子の熱振動によって散乱されるまでに移動する平均的距離よりも薄い強磁性単結晶薄膜を用いた膜面垂直通電（CPP）トランスバース（Tr）異方性磁気抵抗（AMR）効果の研究を行う。大きなCPP-Tr-AMR効果を示す強磁性薄膜材料を電子論的起源の観点から探索・開発し、新たな磁気センサー素子の実現を目指す。
本研究の成果から得られるセンサー素子では、室温でも実用上必要な大きさの信号強度が期待できるため、超高密度ハードディスク（HDD）を実現する革新的な技術となる。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、酸化マグネシウム単結晶基板上に、種々の組成をもつNi-Co合金薄膜をエピタキシャル成長させ、同薄膜のAMR効果の電流方位依存性について検討を行った。AMR効果の計測には、試料回転機構を有する超電導マグネット物理特性計測装置（PPMS）を用い、電流方向は薄膜面内でNi-Co[100]および[110]として室温から5Kの範囲で測定を行った。薄膜面内で磁化を回転させた場合（in-plane AMR）、電流方向を含む薄膜に垂直な面内で磁化を回転させた場合（out-of-plane AMR）、および電流方向を法線とする薄膜垂直面内で磁化を回転させた場合（Transverse-AMR）の３種類について測定を行った。
電流方向//Ni-Co[100]の場合には、in-plane AMRとout-of-plane AMRは結晶対称性から一致するはずであるが、実験結果は一致せず幾何学的サイズ効果を始めとする付加的効果がAMRに重畳していることが判った。
得られたAMR効果の結果を用いて、現象論的表式（W. Doring）の磁気抵抗定数（AMR係数）を算出し、Ni-Co合金薄膜の同定数の組成ならびに温度依存性を決定した。磁気抵抗定数の算出には、付加的効果が重畳しやすいと考えられるin-plane AMRの実験結果を用いない表式を導出して用いた。
Kokadoらが構築した電子散乱理論、ならびにNi-Coの電子構造計算に基づいて、実験で得られたAMR効果の結晶方位依存性について、電子論的視点からの解釈を行った結果、特に純Niで実験と理論の乖離が大きいことが判った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験、理論研究の両面で概ね計画通りに進捗している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
もっとも基本的な強磁性金属であるNi-Fe-Co合金についてCPP-AMRのポテンシャルを明らかにするために、次年度以降はNi-Fe, Co-Fe合金系についての計測を行う。
理論の側面からは、in-plane AMR, out-of-plane AMR, Transverse AMRの測定結果に対応すべく、厳密対角化の手法を用いて各方位のAMR効果の数値解析を行う。
また、本年度純Niで見られた実験と理論の乖離についての解釈を行うため、他合金系でのデータ蓄積ならびに、内因性AMR効果など現電子散乱理論に含まれていない効果についても検討を進める。
|
Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
