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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

研究課題

研究課題/領域番号 17H07376
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 金属物性・材料
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードグラフェン / 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
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] MISiS(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Interface-induced perpendicular magnetic anisotropy of Co nanoparticles on single-layer h-BN/Pt(111)2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Takahiro、Yamada Yoichi、Koide Akihiro、Entani Shiro、Li Songtian、Popov Zakhar I.、Sorokin Pavel B.、Naramoto Hiroshi、Sasaki Masahiro、Amemiya Kenta、Sakai Seiji
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 2 ページ: 022407-022407

    • DOI

      10.1063/1.5010836

    • NAID

      120007133813

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dirac Cone Spin Polarization of Graphene by Magnetic Insulator Proximity Effect Probed with Outermost Surface Spin Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 28 号: 20 ページ: 1800462-1800462

    • DOI

      10.1002/adfm.201800462

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effective adsorption and collection of cesium from aqueous solution using graphene oxide grown on porous alumina2018

    • 著者名/発表者名
      Shiro Entani, Mitsunori Honda, Iwao Shimoyama, Songtian Li, Hiroshi Naramoto, Tsuyoshi Yaita, and Seiji Sakai
    • 雑誌名

      japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 4S ページ: 04FP04-04FP04

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04fp04

    • NAID

      210000148997

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] First direct synthesis of graphene/half-metallic Heusler alloy heterostructure for spintronic device applications2018

    • 著者名/発表者名
      Songtian Li, Takahiro Watanabe, Yoichi Yamada, Shiro Entani, Pavel B. Sorokin3, Yuya Sakuraba, Kenta Amemiya, Hiroshi Naramto, and Seiji Sakai
    • 学会等名
      第65回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Graphene/half-metallic Heusler alloy: a new heterostructure towards high-performance graphene spintronic devices2018

    • 著者名/発表者名
      Songtian Li, Takahiro Watanabe, Yoichi Yamada, Shiro Entani, Pavel B. Sorokin3, Yuya Sakuraba, Kenta Amemiya, Hiroshi Naramto, and Seiji Sakai
    • 学会等名
      NanoWorld Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] NanoWorld Conference2018

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-08-25   更新日: 2018-12-17  

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