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完全格子整合2重トンネル接合におけるスピン依存共鳴トンネル効果と新機能創成

研究課題

研究課題/領域番号 23246006
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

三谷 誠司  独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, グループリーダー (20250813)

研究分担者 葛西 伸哉  物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, 主任研究員 (20378855)
介川 裕章  物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, 主任研究員 (30462518)
連携研究者 林 将光  物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, 主任研究員 (70517854)
新関 智彦  物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, NIMSポスドク研究員 (40567749)
研究協力者 温 超振  
具 正祐  
シャイカ トーマス  
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)
2014年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2013年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2012年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2011年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
キーワード格子整合 / 2重トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果 / 共鳴トンネル効果 / スピントロニクス素子 / 2重トンネル接合
研究成果の概要

強磁性トンネル接合は、磁気ヘッドや磁気メモリの中心となる重要なスピントロニクス素子である。本研究では、高度な成膜技術を駆使して格子整合した強磁性トンネル接合の作製を行い、共鳴トンネル磁気抵抗効果の観測と新機能創成を試みた。bcc-Cu層中の量子井戸構造が共鳴効果の発現に有用であること、原理的には相性が悪いと思われる強い界面垂直磁気異方性と共鳴トンネル効果が共存できることなどを実証した。また、ホイスラー合金を用いた場合には、ほぼ無欠陥の文字通りの完全格子整合トンネル接合とその大きな磁気抵抗効果を得ることができた。これらの成果は、次世代の強磁性トンネル接合素子の高度化に大きく寄与するものである。

報告書

(5件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 5件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Magnetotransport properties in perpendicularly magnetized tunnel junctions using an ultrathin Fe electrode2014

    • 著者名/発表者名
      J. W. Koo, H. Sukegawa, S. Kasai, Z. C. Wen and S. Mitani
    • 雑誌名

      J. Phys. D: Appl. Phys. (Fast Track Commun.)

      巻: 47 号: 32 ページ: 322001-322001

    • DOI

      10.1088/0022-3727/47/32/322001

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A 4-fold-symmetry hexagonal ruthenium for magnetic heterostructures exhibiting enhanced perpendicular magnetic anisotropy and tunnel magnetoresistance2014

    • 著者名/発表者名
      Z. C. Wen, H. Sukegawa, T. Furubayashi, J. W. Koo, K. Inomata, S. Mitani, J. P. Hadorn, T. Ohkubo and K. Hono
    • 雑誌名

      Adv. Mater.

      巻: 26 号: 37 ページ: 6483-6490

    • DOI

      10.1002/adma.201401959

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tunnel magnetoresistance and spin-transfer-torque switching in polycrystalline Co2FeAl full-Heusler alloy magnetic tunnel junctions on Si/SiO2 amorphous substrates2014

    • 著者名/発表者名
      Z.C. Wen, H. Sukegawa, S. Kasai, K. Inomata and S. Mitani
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Applied

      巻: 2 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.2.024009

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Interface perpendicular magnetic anisotropy in Fe/MgAl¬2O4 layered structures2014

    • 著者名/発表者名
      J. W. Koo, H. Sukegawa and S. Mitani
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi RRL

      巻: 8 号: 10 ページ: 841-844

    • DOI

      10.1002/pssr.201409340

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Post-oxidized Mg-Al-O(001) coherent tunneling barrier in a wide range of resistance-area products2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sukegawa, K. Inomata and S. Mitani
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105 号: 9

    • DOI

      10.1063/1.4895104

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice-matched magnetic tunnel junctions using a Heusler alloy Co2FeAl and a cation-disorder spinel Mg-Al-O barrier2014

    • 著者名/発表者名
      T. Scheike, H. Sukegawa, T. Furubayashi, Z. C. Wen, K. Inomata, T. Ohkubo, K. Hono and S. Mitani
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105 号: 24

    • DOI

      10.1063/1.4904716

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin transfer torque switching and perpendicular magnetic anisotropy in full-Heusler alloy Co2FeAl-based tunnel junctions2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sukegawa, Z.C. Wen, S. Kasai, K. Inomata and S. Mitani
    • 雑誌名

      SPIN

      巻: 4 号: 04 ページ: 1440023-1440023

    • DOI

      10.1142/s2010324714400232

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low-resistive monocrystalline Mg-Al-O barrier magnetic tunnel junctions for spin-transfer magnetization switching2013

    • 著者名/発表者名
      H. Sukegawa, S. Mitani, T. Ohkubo, K. Inomata and K. Hono
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 103 号: 14

    • DOI

      10.1063/1.4824134

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large anisotropic Fe orbital moments in perpendicularly magnetized Co2FeAl Heusler alloy thin films revealed by angular-dependent x-ray magnetic circular dicroism2013

    • 著者名/発表者名
      J. Okabayashi, H. Sukegawa, Z. C. Wen, K. Inomata and S. Mitani
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 103 号: 10 ページ: 1024021-4

    • DOI

      10.1063/1.4819915

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large perpendicular magnetic anisotropy at Fe/MgO interfaces2013

    • 著者名/発表者名
      J. W. Koo, S. Mitani, T. T. Sasaki, H. Sukegawa, Z. C. Wen, T. Ohkubo, T. Niizeki, K. Inomata and K. Hono
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 103 号: 19

    • DOI

      10.1063/1.4828658

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunnel magnetoresistance in perpendicularly magnetized tunnel junctions using full-Heusler Co2FeAl alloy2012

    • 著者名/発表者名
      Z. C. Wen, H. Sukegawa, S. Kasai, M. Hayashi, S. Mitani and K. Inomata
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 5 号: 6 ページ: 063003-063003

    • DOI

      10.1143/apex.5.063003

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced tunnel magnetoresistance in a spinel oxide barrier with cation site disorder2012

    • 著者名/発表者名
      H. Sukegawa, Y. Miura, S. Muramoto, S. Mitani, T. Niizeki, T. Ohkubo, K. Abe, M. Shirai, K. Inomata, K. Hono
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 86巻 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.184401

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-transfer magnetization switching in ordered alloy-based nanopillar devices2011

    • 著者名/発表者名
      S.Mitani
    • 雑誌名

      J.Phys.D : Appl.Phys.

      巻: 44 号: 38 ページ: 384003-384003

    • DOI

      10.1088/0022-3727/44/38/384003

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correlation between symmetry-selective transport and spin-dependent resonant tunneling in fully epitaxial Cr/ultrathin-Fe/MgO/Fe(001) magnetic tunnel junctions2011

    • 著者名/発表者名
      T.Niizeki
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett.

      巻: 99 号: 18

    • DOI

      10.1063/1.3647578

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Bias voltage dependence of tunnel magnetoresistance in spinel Mg-Al-O based epitaxial tunnel junctions2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sukegawa et al.
    • 学会等名
      22nd International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
    • 発表場所
      ポーランド/AGH大学会議場
    • 年月日
      2015-07-12 – 2015-07-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Lattice-matched Co2FeAl/Mg-Al-O/CoFe magnetic tunnel junctions2015

    • 著者名/発表者名
      T. Scheike et al.
    • 学会等名
      22nd International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
    • 発表場所
      ポーランド/AGH大学会議場
    • 年月日
      2015-07-12 – 2015-07-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Perpendicular magnetic anisotropy in ultrathin Fe/MgO bilayers with engineered buffer layers2015

    • 著者名/発表者名
      S. Mitani
    • 学会等名
      22nd International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
    • 発表場所
      ポーランド/AGH大学会議場
    • 年月日
      2015-07-12 – 2015-07-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Bias voltage dependence in magnetic tunnel junctions with a spinel Mg-Al-O barrier2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sukegawa et al.
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春期学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Extended Study on Perpendicular Magnetic Anisotropy in Fe/MgO interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      S. Mitani et al.
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春期学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Interface perpendicular magnetic anisotropy in magnetic tunnel junctions2014

    • 著者名/発表者名
      S. Mitani et al.
    • 学会等名
      International Conference of Asian Union of Magnetics Societies
    • 発表場所
      中国/海南コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-transfer torque switching in an Mg-Al-O based magnetic tunnel junction2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sukegwa et al.
    • 学会等名
      Intermag 2014
    • 発表場所
      ドイツ/ドレスデンコンベンションセンター
    • 年月日
      2014-05-04 – 2014-05-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Controlling interface perpendicular magnetic anisotropy and large tunnel magnetoresistace in Fe/MgO/CoFeB junctions2014

    • 著者名/発表者名
      J. W. Koo et al.
    • 学会等名
      Intermag 2014
    • 発表場所
      ドイツ/ドレスデンコンベンションセンター
    • 年月日
      2014-05-04 – 2014-05-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Tunnel magnetoresistance in lattice-matched epitaxial tunnel junctions with a Co2FeAl Heusler alloy layer and an Mg-Al-O barrier2014

    • 著者名/発表者名
      T. Scheike et al.
    • 学会等名
      Intermag 2014
    • 発表場所
      ドイツ/ドレスデンコンベンションセンター
    • 年月日
      2014-05-04 – 2014-05-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Perpendicular magnetic anisotropy in ultrathin ferromagnetic layer/tunnel barrier interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      S. Mitani, J.W. Koo, H. Sukegawa, S. Kasai and Z.C. Wen
    • 学会等名
      14th REIMEI Workshop on Spin Currents and Related Phenomena
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mg-Al-Oバリアを有する強磁性トンネル接合2013

    • 著者名/発表者名
      介川裕章、猪俣浩一郎、三谷誠司
    • 学会等名
      日本磁気学会第37回学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Interface perpendicular magnetic anisotropy in magnetic tunnel junctions2013

    • 著者名/発表者名
      S. Mitani, J.W. Koo, Z.C. Wen, and H. Sukegawa
    • 学会等名
      International Japanese-French workshop on Spintronics
    • 発表場所
      Orsay, France
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Static and dynamic properties of magnetic tunnel junctions using unconventional materials2013

    • 著者名/発表者名
      S. Mitani, J.W. Koo, Z.C. Wen, and H. Sukegawa
    • 学会等名
      Nano-scale dynamics in magnetism workshop
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A new tunnel barrier material in spintronics: MgAl2O42012

    • 著者名/発表者名
      S. Mitani
    • 学会等名
      Brain Korea workshop
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フルエピタキシャルFe/bcc Cu/MgO/Fe(001)強磁性トンネル接合におけるスピン依存量子井戸2011

    • 著者名/発表者名
      新関智彦
    • 学会等名
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学、山形市
    • 年月日
      2011-09-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 物質・材料研究機構 磁性材料ユニット ホームページ

    • URL

      http://www.nims.go.jp/mmu/index_j.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 物質・材料研究機構 スピントロニクスグループ ホームページ

    • URL

      http://www.nims.go.jp/mmu/spin/indexJ.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] NIMS Spintronics Group, Research

    • URL

      http://www.nims.go.jp/apfim/spin/research.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] NIMS Spintronics Group, Research

    • URL

      http://www.nims.go.jp/apfim/spin/research.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.nims.go.jp/apfim/spin/indexj.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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