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微小領域の磁性と伝導

研究課題

研究課題/領域番号 09236101
研究種目

重点領域研究

配分区分補助金
研究機関東北大学

研究代表者

宮崎 照宣  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151)

研究分担者 前川 禎通 (前川 禎道)  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60005973)
高梨 弘毅  東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (00187981)
佐藤 英行  東京都立大学, 理学部, 教授 (80106608)
大塚 洋一  筑波大学, 物理学系, 教授 (50126009)
山本 良一  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10107550)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
132,600千円 (直接経費: 132,600千円)
1999年度: 25,600千円 (直接経費: 25,600千円)
1998年度: 80,000千円 (直接経費: 80,000千円)
1997年度: 27,000千円 (直接経費: 27,000千円)
キーワードTMR効果 / MRAM / 再生磁気ヘッド / サーファクタント / 単一電子トンネル / スピン注入 / 強磁性細線 / 強磁性単一電子トランジスタ / トンネルスピン磁気抵抗効果 / 磁性不純物 / スピンバルブ / トランスファーマトリックス / 単電子トランジスタ / クーロンブロッケイド / スピンブロッケイド / 界面磁気異方性 / トンネルスピン磁気抵抗
研究概要

○トンネル接合の積層構造ならびにプロセスを検討することによりトンネル抵抗変化率,1μm2当たりのトンネル抵抗がそれぞれ49%,3kΩおよび30%,300Ωの接合素子を作製した.この成果はTMR効果のMRAMおよび再生磁気ヘッドへの応用に大きく貢献する.また,伝導性のカンチレバーを備えたAFMを用いた局所伝導特性測定によるTMR接合評価法を確立した.(宮崎)
○微細加工された強磁性細線の局所磁化状態を調べる上で,多点での電気抵抗及び横方向電圧の同時測定が有効であることを示し,報告されている異常な振る舞いの多くが,局所的磁化の連続的・不連続回転にともなう異方性磁気抵抗の寄与として説明できることを示した.同時に,それでも説明できない,これまでバルクの強磁性体では報告されていない抵抗の異常な温度依存性等も見出した.(佐藤)
○走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて、金属-非金属グラニュラー構造薄膜において、単一電子トンネルによるクーロン階段を室温で観測した.また,クーロン階段と同期して負性徴分抵抗か見られ,スピン蓄積効果による現象であることが示唆された.(高梨)
○強磁性/超伝導/強磁性二重トンネル接合において,2つの強磁性電極の磁化を反平行にした場合,超伝導電極中にスピンが注入される.そのため,印加電圧により超伝導がコントロールされることを示した.これは,磁性と超伝導の新しい相互作用を提案するものである.(前川)
○Fe/Cr金属多層膜に対し,Pbサーファクタントを用いて成長を原子レベルで制御し,Fe/Crの界面構造を急峻にすることに成功した.また,Pbを用いて界面を急峻にしたFe/Cr金属多層膜のGMRの値は,Pbを用いず作製したものに比べ約2倍に増加していることか観測された.この結果,界面構造はGMRの大きさを決定する重要なファクターであり,界面でのスピン依存散乱がGMRの主な原因であることを実験的に解明した.(山本)
○強磁性単一電子トランジスタ(SET)に見られる磁気クーロン振動現象を利用し,強磁性体のスピン偏極率を決定する実験を行った.Al/Ni/Al-SETから得られたNiのスピン偏極率の符号は負であり、これはバンド計算の結果と一致する.しかしその絶対値はかなり小さい.この原因については更に検討する必要がある.(大塚)

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (48件)

  • [文献書誌] Y.Fukumoto: "Enhancement of Tunnel Magnetoresistance Effect on Junction with Co Cluster Layers in Coulomb Blockade Regime"Jpn. J.Appl. Phys. 38. L932-L934 (1999)

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  • [文献書誌] H.Sato: "Local magnetization rotation in NiFe wire monitored by multiple transverse probes"Phys. Rev. B. 61・5. 3227-3230 (2000)

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  • [文献書誌] S.Mitani: "Tunnel -MR and Spin Electronics in Metal-Nonmetal Granular Systems"J.Magn.Magn. Mater. 198-199. 179-184 (1999)

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  • [文献書誌] S.Takahashi: "Spin Imb arance and Magnetoresistaince in Ferromagnet/Superconductor/Ferromagnet Double Tunnel Junctions"Phys. Rev. Lett. 82・19. 3911-3914 (1999)

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  • [文献書誌] M.Kamiko: "The Effect of Pb on the interface Structure of Co/Ni and Metallic Multilayers"J. Magn. Magn. Mater. 198-199. 716-718 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Ootuka: "Magneto-Coulomb Oscillations in Ferromagnetic Single Electron Transistors"Mictoelectronic Engineering. 47. 409-411 (1999)

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  • [文献書誌] Y. Ando, H. Kameda, H. Kubota and T. Miyazaki: "Local Transport Property on Ferromagnetic Tunnel Junction measured using Conductiong Atomic Force microscope"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L737 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Fukumoto, H. Kubota, Y. Ando and T. Miyazaki: "Enhancement of Tunnel Magnetoresistance Effect on Junction with Co Cluster Layers in Coulomb Blockade Regime"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L932 (1999)

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  • [文献書誌] J. Murai, Y. Ando and T. Miyazaki: "Analysis of the Interlayer in Al/AlィイD22ィエD2OィイD23ィエD2/Co/Al Junctions by Inelastic-Electron-Tunneling Spectroscopy"J. Magn. Soc. Jpn.. 23. 64 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kubota, T. Watabe, Y. Fukumoto and T. Miyazaki: "Magnetoresistance of Single and Double Junctions Formed by Direct Sputtering using AlィイD22ィエD2OィイD23ィエD2 Target"J. Magn. Soc. Jpn.. 23. 67 (1999)

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  • [文献書誌] J. Murai, Y. Ando, M. Kamijo, H. Kubota and T. Miyazaki: "Direct Observation of Magnon Excitation in a Ferromagnetic Tunnel Junction Using Inelastic-Electron-Tunneling Spectroscopy"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L1106 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kubota, S. Otsuka, M. Kamijo, C.C.Yu, N. Tezuka, Y. Ando and T. Miyazaki: "The Dependence of TMR on Plasma Oxidation Time and Al Thickness in Ni-Fe/Co/Al-O/Co Junctions"J. Magn. Soc. Jpn.. 24, (in press). (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.F. Han, J. Murai, N. Tezuka, H. Kubota, Y. Ando and T. Miyazaki: "Characterization of the Barrier Layer in AlィイD21-xィエD2CoィイD2xィエD2/(AlィイD21-xィエD2CoィイD2xィエD2-oxide)/Al Junctions"J. Magn. Soc. Jpn.. 24, (in press). (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Sato, Y. Kobayashi, K. Hashimoto, Y. Aoki, H. Sugawara, S. Mitani, H. Fujimori and S. Ohnuma: "Thermoelectric Power and Hall Effect in Co-Al-O Granular films"J. Magn. Soc. Jpn.. 23. 73 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. K. Aoki, H. Sato, Y. Kobayashi, H. Sugawara, Y. Aoki, T. Ono, K. Shigeto and T. Shinjo: "Transport properties of multilayers with nanoscale structures"J. Magn. Soc. Jpn.. 198-199. 213 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Sato, R. Hanada, H. Sugawara, Y. Aoki, T. Ono, H. Miyajima and T. Shinjo: "Local magnetization rotation in NiFe wire monitored by multiple transverse probes"Phys. Rev. B. 61, (in press). (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Chiba, S. Mitani, K. Takanashi and H. Fujimori: "STM Observation of Metal-Nonmetal Granular Thin Films"J. Magn. Soc. Jpn.. 23. 82 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Mitani, H. Fujimori, K. Takanashi, K. Yakushiji, J.-G. Ha, S. Takahashi, S. Maekawa, S. Ohnuma, N. Kobayashi, T. Masumoto, M. Ohnuma and K. Hono: "Tunnel -MR and Spin Electronics in Metal-Nonmetal Granular Systems"J. Magn. Soc. Jpn.. 198-199. 179 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.-G. Ha, S. Mitani, K. Takanashi, M. OHnuma, K. Hono and H. Fujimori: "Annealing Effect of Tunnel-Type GMR in Co-Al-O Granular Thin Films"J. Magn. Soc. Jpn.. 198-199. 21 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Fujimori, S. Mitani and K. Takanashi: "Giant magnetoresistance in insulating granular films and planar tunneling junctions"Mater. Sci. Eng.. A267. 184 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Imamura, J. Chiba, S. Mitani, K. Takanashi, S. Maekawa and H. Fujimori: "Coulomb staircase in STM current through granular films"Phys. Rev. B. 61. 46 (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Takahashi and S. Maekawa: "Enhancement in Spin-dependent Tunneling with Coulomb Blockade"J. Magn. Magn. Mater.. 198. 143 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Takahashi H. Imamura and S. Maekawa: "Spin-Imbalance and Magnetoresistance in Ferromagnet/Superconductor/Ferromagnet Double Tunnel Junctions"Phys. Rev. Lett.. 82. 3911 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Imamura, J. Chiba, S. Mitani, K. Takanashi, S. Takahashi, S. Maekawa and H. Fujimori: "Effect of Coulomb Blockade on STM current through Granular Films"Phys. Rev. B. 61. 46 (2000)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Imamura, N. Kobayashi S. Takahashi and S. Maekawa: "Conductance Quantization and Magnetoresistance in Magnetic Point Contact"Phys. Rev. Lett.. 84. 1003 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Kamiko, R. Furukawa, K.-Y. Kim, M. Iwanami and R. Yamamoto: "The Effect of Pb on the interface Structure of Co/Ni and Co/Cu Metallic Multilayers"J. Magn. Magn. Mater.. 198-199. 716 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Yang, T. Matsumoto, H. Yamane, M. Kamiko and R. Yamamoto: "Perpendicular Magnetic Anisotropy and Magneto-optical Properties of (Co-Tb)/Pd Multilayers"J. Magn. Magn. Mater.. 198-199. 357 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.-Y. Kim, R. Furukawa, M. Kamiko and R. Yamamoto: "The Effect of Pb on the interface Structure of Co/Ni and Co/Cu Multilayers"J. Korean Phys. Soc.. 35. S575-S577 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ootuka, Keiji Ono, Ryoji Matsuda and Hiroshi Shimada: "Magneto-Coulomb Oscillations in Ferromagnetic Single Electron Transistors"Microelectronic Engineering. 47. 409 (1999)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ootuka, R. Matsuda, K. Ono and H. Shimada: "Spin polarization and magneto-Coulomb oscillations in ferromagnetic single-electron transistors"Physica B. (in press). (2000)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukumoto: "Enhancement of Tunnel Magnetoresistance Effect on Junction with Co Cluster Layers in Coulomb Blockade Regime"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L932-L934 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sato: "Local magnetization rotation in NiFe wire monitored by multiple transverse probes"Phys. Rev. B. 61・5. 3227-3230 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Mitani: "Tunnel-MR and Spin Electronics in Metal-Nonmetal Granular Systems"J. Magn. Magn. Mater.. 198-199. 179-184 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Takahashi: "Spin Imbarance and Magnetoresistance in Ferromagnet/Superconductor/Ferromagnet Double Tunnel Junctions"Phys. Rev. Lett.. 82・19. 3911-3914 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kamiko: "The Effect of Pb on the interface Structure of Co/Ni and Co/Cu Metallic Multilayers"J. Magn. Magn. Mater.. 198-199. 716-718 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ootuka: "Magneto-Coulomb Oscillations in Ferromagnetic Single Electron Transistors"Microelectronic Engineering. 47. 409-411 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 宮崎照宣: "トンネル磁気抵抗効果研究の現状" まてりあ(日本金属学会会報). 37. 724-730 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sato: "Magnetoresistance,Hall effect,and thermoelectric power in spin valves" J.Appl.Phys.83. 5927-5932 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takanashi: "Oscillatory perpendicular magnetic anisotropy and lattice plane spacing in Fe/Au superlattices" Appl.Phys.Lett.72・6. 737-739 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Takahashi: "Effect of Coulomb blockade on magnetoresistence in ferromagnetic tunnel junctions" Phys.Rev.Lett.80・5. 1758-1761 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kamiko: "The effect of Pb on th interface structure of Co/Ni and Co/Cu metallic multilayers" J.Magn.Magn.Mater.in press.

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shimada: "Magneto-Coulomb Oscillation in Ferromagnetic Single Electron Transistors" J.Phys.Soc.Jpn.67. 1359-1370 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Spin-polarized Magnetic Tunneling Magnetoresistive Effect in Various Junctions" Journal of Physics D. (in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 宮崎照宣: "強磁性トンネル接合における絶縁障壁と磁気抵抗" 日本応用磁気学会誌. 21. 493-496 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kobayasi: "Thermoelectric power in Fe-based granular alloys" Journal of Physics Condens.Matter.8. 11105-11110 (1996)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.Mitani: "Coherent Layered Structures in Fe/Au Monoatomic Multilayers with Addition of Fractional Atomic Layers" Japanese Journal of Applied Physics. 36. L1045-L1047 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.Takahasi: "Effect of Coulomb blockade on magnetoresistance in ferromagnetic tunnel junction" Physical Review Letters. 85・5(in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ono: "Enhanced Magnetic Valve Effect and Magneto-Coulomb Oscilations in Ferromagnetic Single Electron Transistor" Journal of Physical Society of Japan. 66. 1261-1264 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2019-02-15  

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