高磁気異方性垂直磁化膜による半導体へのスピン注入

• 研究課題/領域番号: 24760003
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 窪田 崇秀 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00580341)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 垂直磁化薄膜 / MnGa / Mn合金 / スピントロニクス / 磁気異方性

研究概要

半導体へのスピン注入は、従来の半導体デバイスの多機能化に有用であるとされている。
本研究では、半導体へのスピン注入源として応用するためにSi基板上への高磁気異方性垂直磁化薄膜の作製に取り組むとともに、材料としてのスピン依存伝導特性の解明に取り組んだ。その結果、界面の作製条件を最適化することで従来よりも高いトンネルスピン偏極率を得ることに成功した。また、Si単結晶基板上にL1_0規則相を有するMnGa薄膜の作製に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Tunnel magnetoresistance effect using perpendicularly magnetized tetragonal and cubic Mn-Co-Ga Heusler alloy electrode (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahide Kubota, Shigemi Mizukami, Qinli Ma, Hiroshi Naganuma, Mikihiko Oogane, Yasuo Ando, and Terunobu Miyazaki
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol. 115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunnel magnetoresistance effect using perpendicularly magnetized tetragonal and cubic Mn-Co-Ga Heusler alloy electrode (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kubota, S. Mizukami, Q.L. Ma, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, T. Miyazaki
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 115 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4855016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic tunnel junctions of perpendicularly magnetized L10 MnGa/Fe/MgO/CoFe structures: Fe-layer-thickness dependences of magnetoresistance effect and tunneling conductance spectra (2013)
  • 著者名/発表者名: T Kubota, Q. L. Ma, S. Mizukami, X. M. Zhang, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, and T. Miyazaki
  • 雑誌名: J. Phys. D 巻: 46 号: 15 ページ: 155001-155001
  • DOI: 10.1088/0022-3727/46/15/155001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface tailoring effect on magnetic properties and their utilization in MnGa-based perpendicular magnetic tunnel junctions (2013)
  • 著者名/発表者名: Ma. QL, T. Kubota, S. Mizukami, Zhang. XM, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, T. Miyazaki
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 87 号: 18
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.184426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Annealing Temperature and Co Layer Thickness Dependence of Magnetoresistance Effect for L10-MnGa/Co/MgO/CoFeB (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. L. Ma, T. Kubota, S. Mizukami, X. M. Zhang, M. Oogane, H. Naganuma, Y. Ando, and T, Miyazaki
  • 雑誌名: IEEE Trans. Mag. 巻: 48 号: 11 ページ: 2808-2811
  • DOI: 10.1109/tmag.2012.2196420
  • 査読あり
• [学会発表] Tunnel magnetoresistance effect using perpendicularly magnetized tetragonal- and cubic- Mn-Co-Ga Heusler alloy electrode (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahide Kubota, Shigemi Mizukami, Hiroshi Naganuma, Mikihiko Oogane, Yasuo Ando, and Terunobu Miyazaki
  • 学会等名: The 58th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference
  • 発表場所: アメリカ・デンバー
• [学会発表] ホイスラー型Mn-Co-Gaエピタキシャル薄膜の作製とトンネル磁気抵抗効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 窪田崇秀, Siham Ouardi,水上成美, Gerhard H. Fecher, Claudia Felser,永沼博,大兼幹彦,安藤康夫,宮﨑照宣
  • 学会等名: 第37回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Magnetic and transport properties of Mn3-xCoGa epitaxially grown tetragoal or cubic Heusler compound thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahide Kubota, Siham Ouardi, Shigemi Mizukami, Gerhard H. Fecher, Claudia Felser, Yasuo Ando, and Terunobu Miyazaki
  • 学会等名: 12th Joint MMM-INTERMAG conference
  • 発表場所: アメリカ・シカゴ
• [学会発表] 正方晶及び立方晶ホイスラー型(Mn_<3−δ>Co)-Ga薄膜の結晶構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 窪田崇秀,Ouardi, Siham,水上成美,Fecher, Gerhard H.,Felser, Claudia,安藤康夫,宮﨑照宣
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木
• [学会発表] Tunnel magnetoresistance effect using perpendicularly magnetized tetragonal- and cubic- Mn-Co-Ga Heusler alloy electrode (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kubota, S. Mizukami, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, and T. Miyazaki
  • 学会等名: The 58th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference
  • 発表場所: Denver, USA
• [学会発表] Tetragonal or cubic Heusler type Mn-Co-Ga thin films: Magneticproperties and anomalous Hall effect (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kubota, S. Ouardi, S. Mizukami, C. Felser, Y. Ando, and T. Miyazaki
  • 学会等名: Annual Meeting on Advanced Spintronic Materials and Transport Phenomena
  • 発表場所: Dresden, Germany
• [学会発表] Magnetoresistance effect of perpendicularly magnetized tunnel junctions using Heusler type Mn-Co-Ga electrode (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kubota, S. Mizukami, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, and T. Miyazaki
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京田辺
• [学会発表] ホイスラー型Mn-Co-Ga エピタキシャル薄膜の作製とトンネル磁気抵抗効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 窪田崇秀, S. Ouardi, 水上成美, G. H. Fecher, C. Felser, 永沼博, 大兼幹彦, 安藤康夫, 宮﨑照宣
  • 学会等名: 第37回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Magnetic and transport properties of Mn3-xCoGa epitaxially grown tetragoal or cubic Heusler compound thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kubota, S. Ouardi, S. Mizukami, G. H. Fecher, C. Felser, Y. Ando, and T. Miyazaki
  • 学会等名: 12th Joint MMM-INTERMAG conference
  • 発表場所: Chicago, USA
• [学会発表] Magnetoresistance effect in MnxGa100-x/FM(FM=Fe, Co, CoFeB)/MgO/CoFeB perpendicular magnetic tunnel junctions with different MnGa composition (2013)
  • 著者名/発表者名: Q. Ma, T. Kubota, S. Mizukami, X. Zhang, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, and T. Miyazaki
  • 学会等名: 12th Joint MMM-INTERMAG conference
  • 発表場所: Chicago, USA
• [学会発表] 正方晶及び立方晶ホイスラー型(Mn3-δCo)-Ga 薄膜の結晶構造、磁気・伝導特性のCo 組成依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 窪田崇秀，Ouardi, Siham，水上 成美，Fecher, Gerhard H.，Felser, Claudia，安藤 康夫，宮﨑 照宣
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] Dependence of Tunnel Magnetoresistance Effect on Fe Insertion layer thickness of L1_0-MnGa/Fe/MgO/CoFe Junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahie Kubota, Qinli Ma, Shigemi Mizukami, Xianmin Zhang, Hiroshi Naganuma, Mikihiko Oogane, Yasuo Ando, and Terunobu Miyazaki
  • 学会等名: The 21th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
  • 発表場所: 中国・上海
• [学会発表] Magnetoresistance Effect of L10-Mn62Ga38/Fe/MgO/CoFe Perpendicularly Magnetized Layer Based Tunnel Junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kubota, Q. L. Ma, S. Mizukami, X. M. Zhang, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, and T. Miyazaki
  • 学会等名: The 2nd International Conference of AUMS
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] Dependence of Tunnel Magnetoresistance Effect on Fe Insertion layer thickness of L10-MnGa/Fe/MgO/CoFe Junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kubota, Q. L. Ma, S. Mizukami, X. M. Zhang, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando, and T. Miyazaki
  • 学会等名: The 21th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
  • 発表場所: Shanghai, China