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リング型超高密度磁性メモリセル材料

研究課題

研究課題/領域番号 17651068
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 ナノ材料・ナノバイオサイエンス
研究機関大阪大学

研究代表者

中谷 亮一  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60314374)

研究分担者 山本 雅彦  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30029160)
遠藤 恭  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50335379)
白土 優  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70379121)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2005年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード情報記憶デバイス / 磁性メモリ / 反強磁性層 / 磁性層 / 磁気抵抗効果 / 磁界センサ / 磁化状態 / 交換相互作用 / 微細加工プロセス
研究概要

新世代の情報記憶メモリであるMRAM(Magnetic Random Access Memory)の記憶容量を飛躍的に大きくするための基礎技術を確立することを目的として、リング形状を有する磁性メモリセルについて検討を行った。面内の磁界で情報の書き込みが可能な非対称形状のリング型(リングの一部を切り取った構造)のメモリセルに対し、情報の読み出しを可能にする磁化の固定された層(磁化固定層)および読み出しの感度向上に関する検討を行った。また、読み出しを別の磁界センサ素子で行うための基礎検討を行った。
(1)磁性メモリの大容量化に伴い、メモリセルのサイズを小さくすると、磁化の固定に使用する反強磁性層のスピンの熱揺らぎが問題となる。本検討では、Ni_<80>Fe_<20>(15 nm)/Fe_<60>Mn_<40>(10 nm)の積層構造を有するメモリセルについて、そのサイズと磁性層に印加される交換バイアス磁界との関係について調べた。その結果、メモリセルのサイズが300nm以下になると、交換バイアス磁界は急激に低下し、30 Oe程度となることがわかった。これは、メモリセルのサイズが400nm以上の時の値の1/2程度である。
(2)読み出し感度向上を目的とし、スピンバルブ構造の積層膜中に電流狭窄層を挿入し、磁気抵抗効果の向上を図った。その結果、厚さ1nmのAl-Au-O層を挿入することにより、積層膜の磁気抵抗変化量が向上することを明らかにした。
(3)磁性メモリから情報を読み出す新しい方式として、超高感度磁界センサの適用を試みた。厚さ30-100nmのNiからなる素子に、幅60nm程度の狭窄部を設けた。本検討では、上記狭窄部における磁化遷移領域の厚さを磁場スイープ型磁気力顕微鏡で測定し、磁化遷移領域の厚さが約300nmであることを明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (8件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Transition between onion state and vortex state in exchange-coupled Ni-Fe/Mn-Ir asymmetric ring dots2006

    • 著者名/発表者名
      Isao Sasaki, Ryoichi Nakatani, Yasushi Endo, Yoshio Kawamura, Masahiko Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 99・8

    • NAID

      120002070266

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetic properties of various thick Co-Fe circular dot arrays2006

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Endo, Yusuke Niimi, Ryoichi Nakatani, Yoshio Kawamura, Masahiko Yamamoto
    • 雑誌名

      Solid State Phenomena 124-126

      ページ: 879-882

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetization Chirality of Ni-Fe/Mn-Ir Asymmetric Ring Dots for High-Density Memory Cells2006

    • 著者名/発表者名
      Isao Sasaki, Ryoichi Nakatani, Tetsuo Yoshida, Keiichi Otaki, Yasushi Endo, Yoshio Kawamura, Masahiko Yamamoto
    • 雑誌名

      Mater.Sci.Forum 512

      ページ: 171-176

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Transition between Onion State and Vortex State in Exchange-coupled Ni-Fe/Mn-Ir Asymmetric Ring Dots2006

    • 著者名/発表者名
      Isao Sasaki, Ryoichi Nakatani, Tetsuo Yoshida, Keiichi Otaki, Yasushi Endo, Yoshio Kawamura, Masahiko Yamamoto
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. (印刷中)

    • NAID

      120002070266

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 反強磁性バイアスを印加したNi-Fe非対称リングドットの磁化過程2006

    • 著者名/発表者名
      佐々木勲, 中谷亮一, 遠藤 恭, 山本雅彦, 川村良雄
    • 雑誌名

      ICICE Technical Report 105

      ページ: 15-20

    • NAID

      10017963032

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Transition between Onion State and Vortex State in Exchange Coupled Ni-Fe/Mn-Ir Asymmetric Ring Dots2005

    • 著者名/発表者名
      Isao Sasaki, Ryoichi Nakatani, Yasushi Endo, Masahiko Yamamoto
    • 雑誌名

      50th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials

      ページ: 141-141

    • NAID

      120002070266

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Size effects on exchange bias in polycrystalline Ni-Fe/Fe-Mn square dots

    • 著者名/発表者名
      Isao Sasaki, Ryoichi Nakatani, Kazufumi Ishimoto, Yasushi Endo, Yu. Shiratsuchi, Yoshio Kawamura, Masahiko Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Magn. & Magn. Mater. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanosized magnetization measurement of an isolated Co-Fe circular dot by using MFM tip

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Endo, Hideki Fujimoto, Yoshio Kawamura, Ryoichi Nakatani, Masahiko Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Magn. & Magn. Mater. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] スピン注入磁化反転素子

    • 発明者名
      中谷亮一, 鈴木義茂, 白石誠司, 水口将樹
    • 権利者名
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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