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ナノ狭窄構造薄膜のスピン伝導に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20042003
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

土井 正晶  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10237167)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2008年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワードナノ狭窄構造 / スピン伝導 / スピントランスファートルク / スピンダイナミクス / マイクロ波発振 / ナノ狭窄磁壁 / ナノオキサイド層 / MR変化率
研究概要

強磁性多層薄膜におけるスピントランスファートルク(STT)マイクロ波発振は, CPP-GMR及びTMR素子において観測されており, マイクロ波発振デバイスへの応用が期待されている. 当研究グループでは自己組織化法を用いた絶縁体層中への電流狭窄ナノチャネル構造の造り込み方法を適用し、ナノ狭窄領域に磁壁を閉じ込めたFeCo/[FeCo-AlOxナノ狭窄構造]/FeCoを積層した強磁性ナノ接点型のナノ狭窄構造薄膜においてGMRではなく、TMRでもないナノ狭窄磁壁型(Domain Wall MR(DWMR))の比較的高い磁気抵抗比(〜10%)を観測することに成功している。また、既に本ナノ狭窄構造体において狭窄された磁壁に起因すると考えられるスピントランスファートルクによる比較的高い発振強度とQ値(Δf/f)のマイクロ波発振を確認した。しかし、DWMR素子のマイクロ波発振の機構は明らかではない。そこで、DWMR素子におけるスピンダイナミクスを解明することを目的として、DWMR素子のマイクロ波発振周波数に着目し, その外部磁場及び印加電流依存性を調べ、マイクロ波の発振特性を磁壁のダイナミクスから考察した。その結果、DWMR素子はフリー層の磁化がリファレンス層に対して反平行になる磁化状態と、リファレンス層の磁化が反転し始める磁化状態において、リファレンス層からフリー層に電子を注入したときにマイクロ波発振が励起された。この素子で発振が励起される磁化状態はちょうど180°磁壁の出来始めと崩れ始めの磁化状態と一致しており、それぞれの発振周波数は前者は6〜9GHz、後者が10〜13GHzと異なっている。磁壁の閉じ込め方によってマイクロ波発振の周波数が異なる可能性が考えられ、フリー層の磁化がリファレンス層の磁化と反平行であるときには発振が観測しにくいといった本系独特の特徴ある結果が得られた。

報告書

(1件)
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Characteristics of microwave oscillations induced by spin- transfer-torque in a ferromagnetic nanocontact magneto resistive element2009

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 雑誌名

      JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 105

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural properties of alternate monatomic layered[Fe/Col]_n enitaxial films on MgO substrate2008

    • 著者名/発表者名
      In Chang Chu
    • 雑誌名

      Jpn. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 47, No.6

      ページ: 4511-4514

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Co_<0.9>Fe_<0.1>-AlO_xNOL中への強磁性メタルナノコンタクトの形成に関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      塩川陽平
    • 雑誌名

      日本磁気学会誌 32

      ページ: 205-210

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノ構造磁性酸化物層を含むスピンバルブ薄膜の磁気結合2008

    • 著者名/発表者名
      澤田和也
    • 雑誌名

      日本磁気学会誌 32

      ページ: 509-514

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DWMR素子のR-H曲線へのセンス電流の影響とマイクロ波の発振2008

    • 著者名/発表者名
      白藤和茂
    • 雑誌名

      日本磁気学会誌 32

      ページ: 515-518

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Spin Transfer Torque Microwave Oscillation Study on Spin-Valve Films with Self-Assembling Nano-Confined Domain Wall Structure2008

    • 著者名/発表者名
      M. Doi
    • 学会等名
      Asian Magnetic Conference 2008(AMC 2008)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2008-12-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] CPP-GMR Study on Spin-Valve Films Consist of Alternate Monatomic Layered Epitaxial[Fe/Co]n Superlattices with High Spin Polarization2008

    • 著者名/発表者名
      M. Sahashi
    • 学会等名
      Asian Magnetic Conference 2008(AMC 2008)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2008-12-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] The feature of STT microwave oscillation relates on confinement of domain wall2008

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 学会等名
      53nd Magnetism and Magnetic Materials Confe rence(MMM 2008)
    • 発表場所
      Austin, Texas, USA
    • 年月日
      2008-11-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] [Fe/Co]_n/AU/[Fe/Co]_nエピタキシャル薄膜のCPP-GMR特性2008

    • 著者名/発表者名
      土井正晶
    • 学会等名
      日本金属学会2008年秋期(第143回)大会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2008-09-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 単原子積層[Fe/Co]_nエピタキシャル薄膜のスピン分極率2008

    • 著者名/発表者名
      土井正晶
    • 学会等名
      日本金属学会2008年秋期(第143回)大会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2008-09-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] CoFe-AlO_xNOLによるナノコンタクトの形成とAl原子の拡散制御2008

    • 著者名/発表者名
      塩川陽平
    • 学会等名
      第69回日本応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学(名古屋市)
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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