| 研究課題/領域番号 |
20H02186
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
葛西 伸哉 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (20378855)
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| 研究分担者 |
三浦 良雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (10361198)
高橋 有紀子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50421392)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 磁気トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果 / 化合物半導体障壁 / スピントロニクス / 界面誘導磁気異方性 / 垂直磁気異方性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強磁性金属上への化合物半導体成長技術を構築することで、半導体の低バンドギャップ特性を活かした超低抵抗・高出力磁気トンネル接合の実現を目指す。また、強磁性金属・化合物半導体界面に特徴的な界面電子状態を利用することで、大容量磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)実現のために必要な界面誘導垂直磁気異方性を実現する。垂直磁気異方性の特異な電圧応答を利用することで新規磁化反転手法を構築し、超低消費電力駆動が可能なMRAM機能の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
低抵抗磁気トンネル接合の特性向上のため、化合物半導体Cu(In, Ga)Se2(CIGS)のトンネル障壁層適用性について検討を行った。CuおよびAgをCIGS界面に挿入すると素子抵抗の低減が見られたが、TEMによる観察によると挿入材料による電流狭窄パスの形成が起源であることが分かった。またSeの挿入に対しては、わずか0.2 nmであってもRAの増大およびMR比の大幅な低減が生じており、障壁層組成が磁気抵抗効果に顕著な影響を与えることが分かった。Fe/CuInSe2接合においては、垂直磁気異方性は発現するものの、熱処理耐性の向上が不可欠である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
磁気トンネル接合の低抵抗化において、化合物半導体障壁は少なくても理論的には有効な材料である。実験的には低抵抗高出力MTJの構築が可能であり、界面誘導垂直磁気異方性についても一定の期待をすることができる。特に界面誘導垂直磁気異方性を発現する界面構造として新規候補材料の提案ができたことには学術的意義がある。反面で、組成の制御が輸送特性において決定的であり、また熱処理耐性が極めて弱いことが難点である。実際にスピントロニクスデバイス応用を考えるのでああれば、これら問題の解決が不可欠である。
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