• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

新規スピンギャップレス半導体を用いたトンネル磁気抵抗素子とその電界効果

研究課題

研究課題/領域番号 17F17063
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 応用物性
研究機関東北大学

研究代表者

水上 成美  東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (00339269)

研究分担者 BAINSLA LAKHAN  東北大学, .材料科学高等研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードスピントロニクス / ホイスラー合金 / スピンギャップレス / 結晶成長 / 磁気トンネル接合 / 電圧効果
研究実績の概要

スピンギャップレス半導体は、アップスピンがギャップレス半導体、ダウンスピンが絶縁体である特異な物質である。ハーフメタル的な電子構造を有するため、磁気抵抗素子に応用すれば巨大な磁気抵抗比を発現する可能性がある。同時に、半導体的な特性を有するため、電界効果でスイッチングできる新規スピントロニクス素子が創成できる。本研究では、スピンギャップレス半導体の候補となる4元系ホイスラー合金の薄膜結晶成長、界面物性、デバイス物性を研究し、情報処理デバイスへの応用を目指した。
本年度は、まず、コバルト鉄マンガンシリコン材料の磁気緩和特性を調べ、ハーフメタルに特有の低ダンピング特性を明らかにした。また、スピンギャップレス半導体として期待される他の組成のコバルト鉄ベース4元系ホイスラー合金単結晶薄膜を作製し、その磁性とスピン依存伝導について調べた。低飽和磁化でありながら比較的大きなトンネル磁気抵抗効果を示し、ハーフメタル性との関連について議論した。
さらに、コバルト鉄マンガンシリコン材料のエピタキシャル単結晶極薄膜の形成を行い、その垂直磁気異方性ならびに電界効果の観測を目指した。これまでの薄膜作製の手法に加えCoGaやPdなど異なる下地を用いて厚みが数ナノメートルの薄膜を作製した。しかし十分な大きさの垂直磁気異方性や電圧効果は観測されなかった。極薄膜領域における結晶構造の乱れやサイトオーダーの低下、界面原子拡散の影響が、磁気モーメントといった磁性を劣化させていると考えられる。
さらなる応用展開をする上で、極薄領域の結晶成長様式や低温結晶成長技術の研究が不可欠であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Low magnetic damping for equiatomic CoFeMnSi Heusler alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Bainsla L、Yilgin R、Tsujikawa M、Suzuki K Z、Shirai M、Mizukami S
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 51 号: 49 ページ: 495001-495001

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aae4ef

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic tunnel junctions with an equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy electrode2018

    • 著者名/発表者名
      Bainsla Lakhan、Suzuki Kazuya Z.、Tsujikawa Masahito、Tsuchiura Hiroki、Shirai Masafumi、Mizukami Shigemi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.5002763

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and magnetic properties of epitaxial thin films of the equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy2017

    • 著者名/発表者名
      Lakhan Bainsla, Resul Yilgin, Jun Okabayashi, Atsuo Ono, Kazuya Suzuki, and Shigemi Mizukami
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 9 ページ: 0944041-7

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.094404

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Low Gilbert damping for epitaxial thin films of the equiatomic CoFeMnSi Heusler alloy2019

    • 著者名/発表者名
      L. Bainsla, R. Yilgin, M. Tsujikawa, K.Z. Suzuki, M. Shirai, S. Mizukami
    • 学会等名
      2019 Joint MMM-Intermag Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy for spintronic applications2018

    • 著者名/発表者名
      L. Bainsla, K. Z. Suzuki, S. Mizukami
    • 学会等名
      NIMS学術シンポジウム、NIMS WEEK 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic tunnel junctions with an equiatomic CoFeMnSi electrode2018

    • 著者名/発表者名
      L. Bainsla, K. Suzuki, M. Tsujikawa, H. Tsuchiura, M. Shirai, S. Mizukami
    • 学会等名
      International Conference on Solid States Device and Materials (SSDM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tunneling magnetoresistance effect with an equiatomic CoFeMnSi Heusler alloy electrode2018

    • 著者名/発表者名
      L. Bainsla, K. Suzuki, M. Tsujikawa, H. Tsuchiura, M. Shirai, S. Mizukami
    • 学会等名
      21st International Conference on Magnetism
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Manganese alloys and quarternery equiatomic Heusler alloys for advanced magenetic tunnel junctions2018

    • 著者名/発表者名
      S. Mizukami
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tetragonal manganese alloy & quaternary equiatomic Heusler alloys for advanced spintronics applications2018

    • 著者名/発表者名
      S. Mizukami
    • 学会等名
      7th Workshop of the Core-to-Core Project Tohoku-York-Kaiserslautern, New-Concept Spintronic Devices, Kaiserslautern
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetic tunnel junctions with an equiatomic CoFeMnSi Heusler alloy electrode2018

    • 著者名/発表者名
      L. Bainsla, K.Z. Suzuki, M. Tsujikawa, H. Tsuchiura, M. Shirai, and S. Mizukami
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Exploration of new spintronic materials & phenomena for junction devices2018

    • 著者名/発表者名
      Shigemi Mizukami
    • 学会等名
      AIMR workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetoresistance effect with an equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy electrode2018

    • 著者名/発表者名
      L. Bainsla, K.Z. Suzuki, M. Tsujikawa, H. Tsuchiura, M. Shirai, and S. Mizukami
    • 学会等名
      Kick-off Symposium for World Leading Research Centers - Materials Science and Spintronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between degree of order and magnetic moments in equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy studied by XMCD2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Okabayashi, Lakhan Bainsla, Resul Yilgin, Atsuo Ono, Kazuya Suzuki, Shigemi Mizukami
    • 学会等名
      第22回半導体スピン工学の基礎と応用 PASPS-22
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy thin films2017

    • 著者名/発表者名
      L. Bainsla, R. Yilgin, J. Okabayashi, A. Ono, K.Z. Suzuki, and Shigemi Mizukami
    • 学会等名
      Junjiro Kanamori Memorial International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Mizukami Lab.

    • URL

      https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/mizukami_lab/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 水上研究室ホームページ

    • URL

      https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp//mizukami_lab/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi