スピネル型結晶構造を有する室温動作ハーフメタリック強磁性トンネル接合の創製

• 研究課題/領域番号: 25790039
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 新関 智彦 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (40567749)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013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: スピネル / マグネタイト / 強磁性トンネル接合 / ハーフメタル / 酸化物 / フェライト / トンネル磁気抵抗効果

研究成果の概要

理論からハーフメタルと予測されているスピネル型酸化物材料マグネタイト(Fe3O4)を電極に使用し，同じスピネル型構造を有する遷移金属酸化物を障壁層とした室温ハーフメタル強磁性トンネル接合の創製に向け，その要素技術の確立を行った．まず、MgO基板の熱処理により極めて平坦な下地の作製に成功した。次に障壁層の選定を行い、当初計画していたCoCr2O4は不適格であることが判明したものの、MgTi2O4が表面平坦性および結晶性の観点から障壁材料として非常に優れていることが分かった。さらに電極層のFe3O4および磁化ピンニング層CoFe2O4を酸素流量の制御のみにより高精度に作り分ける手法を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of longitudinal spin-Seebeck effect in cobalt-ferrite epitaxial thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Niizeki, T. Kikkawa, K. Uchida, M. Oka, K. Z. Suzuki, H. Yanagihara, E. Kita, E. Saitoh
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 5 号: 5 ページ: 053603-053603
  • DOI: 10.1063/1.4916978
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vacancy-site existence in Fe-rich cobalt ferrite epitaxial thin films revealed by x-ray magnetic circular dichroism (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Niizeki, Yuji Utsumi, Makoto Myoka, Hideto Yanagihara, Jun-ichiro Inoue, Goro Shibata, Toshiharu Kadono, Masako Sakamaki, Kenta Amemiya, Tsuneharu Koide, and Eiji Kita
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of cobalt ferrite (001) films grown on spinel-type buffer layers (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Hisamatsu, Tomohiko Niizeki, Hideto Yanagihara, and Eiji Kita
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extraordinarily large perpendicular magnetic anisotropy in epitaxially strained cobalt- ferrite CoxFe3xO4(001) (x=0.75, 1.0) thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Niizeki, Yuji Utsumi, Ryohei Aoyama, Hideto Yanagihara, Jun-ichiro Inoue, Yuichi Yamasaki, Hironori Nakao, Kazuyuki Koike, and Eiji Kita
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 103 号: 16 ページ: 162407-162407
  • DOI: 10.1063/1.4824761
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Longitudinal spin-Seebeck effect in cobalt-ferrite epitaxial thin films with different preferential axes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Niizeki, Takashi Kikkawa, Ken-ichi Uchida, Mineto Oka, Kazuya Z. Suzuki, Hideto Yanagihara, Eiji Kita, and Eiji Saitoh
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-10
• [学会発表] Observation of spin-Seebeck effect in cobalt-ferrite epitaxial film (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Niizeki, Takashi Kikkawa, Ken-ichi Uchida, Mineto Oka, Kazuya Z. Suzuki, Hideto Yanagihara, Eiji Kita, and Eiji Saitoh
  • 学会等名: The AIMR International Symposium 2015 (AMIS2015)
  • 発表場所: Sendai International Center (Japan)
  • 年月日: 2015-02-17 – 2015-02-19
• [学会発表] Observation of longitudinal spin-Seebeck effect in cobalt-ferrite epitaxial thin film (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Niizeki, Takashi Kikkawa, Ken-ichi Uchida, Eiji Saitoh, Mineto Oka, Kazuya Z. Suzuki, Hideto Yanagihara, and Eiji Kita
  • 学会等名: 59th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Honolulu (Hawaii)
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-07
• [学会発表] Observation of spin-Seebeck effect in cobalt-ferrite epitaxial thin film (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Niizeki, Takashi Kikkawa, Ken-ichi Uchida, Eiji Saitoh, Mineto Oka, Kazuya Z. Suzuki, Hideto Yanagihara, and Eiji Kita
  • 学会等名: 第75回 日本応用物理学会 秋季講演会
  • 発表場所: 北海道大学 (北海道)
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 高垂直磁気異方性コバルトフェライト (001) 薄膜におけるカチオン価数・サイト分布 (2014)
  • 著者名/発表者名: 新関智彦, 内海優史, 柳原英人, 井上順一郎, 芝田悟朗, 門野利治, 酒巻真粧子, 雨宮健太, 小出常晴, 喜多英治
  • 学会等名: 第38回 日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス (神奈川県)
  • 年月日: 2014-09-02 – 2014-09-05
• [学会発表] コバルトフェライト(001)薄膜における垂直磁気異方性の下地依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久松裕季，新関智彦，柳原英人，喜多英治
  • 学会等名: 第37回 日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学工学部