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フレキシブル基板を利用した歪みによる磁気特性の制御とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 17J03125
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 応用物性
研究機関東京大学

研究代表者

太田 進也  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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)
キーワード逆磁歪効果 / フレキシブル / 磁気トンネル接合 / 微細構造分光 / 磁気弾性効果 / フレキシブル基板
研究実績の概要

昨年度のフレキシブル基板上へのトンネル磁気抵抗(TMR)素子の直接作製に引き続きアニール条件などを調査したところ、最大で200%程度のTMR比が450℃のアニールで実現できることが分かった。更に、1.6%の引張歪みを1000回印加した後も特性が劣化することのない実用的な素子であることが確認された。また、一部の試料では引張歪みを印加した際に、非常に大きな抵抗変化とそれに伴う高いゲージ率(最大で約1000)が確認された。フレキシブルTMR素子は従来より磁場センサや情報記録デバイスとして応用されてきた、もしくは応用が検討されているが、そういったデバイスがフレキシブル基板上にも作製できることを示し、フレキシブルエレクトロニクス分野とスピントロニクス分野の融合領域の今後の発展に欠かせない成果である。またこのフレキシブルTMR素子が歪みセンサとしても利用可能であることを示したことで、単なる二分野の融合というだけではなくそれによる新たな技術の芽を見出したと言える。
またフレキシブル基板上の磁性薄膜の原子レベルの歪みを放射光を用いることで観察した。上記のようなフレキシブルスピントロニクスデバイスにおいては、基板に加わった歪みがどれだけ磁性層に伝わり、磁性がどれだけ影響を受けるかが重要である。今まであまり用いられてこなかったフレキシブルデバイスにおいてそのような基礎的な調査をした例はなく、非常に価値のある情報である。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] CoFeB/MgO-based magnetic tunnel junction directly formed on a flexible substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Ota Shinya、Ono Masaki、Matsumoto Hiroki、Ando Akira、Sekitani Tsuyoshi、Kohno Ryuhei、Iguchi Shogo、Koyama Tomohiro、Chiba Daichi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 5 ページ: 053001-053001

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab0dca

    • NAID

      210000135692

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strain-induced switching of heat current direction generated by magneto-thermoelectric effects2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ota. K. Uchida, R. Iguchi, P. V. Thach, H. Awano, D. Chiba
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 131197-131197

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49567-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flexible CoFeB/MgO-based magnetic tunnel junctions annealed at high temperature (?350?°C)2019

    • 著者名/発表者名
      Ota S.、Ando A.、Sekitani T.、Koyama T.、Chiba D.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 115 号: 20 ページ: 202401-202401

    • DOI

      10.1063/1.5128952

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A flexible exchange-biased spin valve for sensing 2 strain direction2019

    • 著者名/発表者名
      H. Matsumoto, S. Ota, A. Ando, and D. Chiba
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 印刷中 号: 13

    • DOI

      10.1063/1.5091033

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A flexible giant magnetoresistive device for sensing strain direction2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ota, A. Ando, and D. Chiba
    • 雑誌名

      Nature Electronics

      巻: 1 号: 2 ページ: 124-129

    • DOI

      10.1038/s41928-018-0022-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Direct formation of CoFeB/MgO-based mugnetic tunnel junction on flexible substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Ota
    • 学会等名
      Joint European Magnetic Symposia
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High temperature annealing of flexible magnetic tunnel junction2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Ota
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Extended X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy for Flexible Spintronics2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Ota
    • 学会等名
      Annual conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フレキシブル基板上に製膜した強磁性金属なの薄膜の引張応力下でのXAFS測定2019

    • 著者名/発表者名
      太田進也
    • 学会等名
      実用スピントロニクス新分野創生研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Flexible strain direction sensing devices based on magnetoresistive and magnetoelastic effects2018

    • 著者名/発表者名
      Shinya Ota
    • 学会等名
      Joint Europian Magnetic Symposia
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 巨大磁気抵抗効果を用いた歪みの検出2017

    • 著者名/発表者名
      太田進也・生津資大・安藤陽・小山知弘・千葉大地
    • 学会等名
      日本機械学会 2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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