プレーナ型集積磁気メモリの設計試作と帯電効果による機能向上の探求

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14040209
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 竹村 泰司 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (30251763)
• 研究分担者: 白樫 淳一 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教授 (00315657)
• キーワード: 磁気メモリ(MRAM) / トンネル磁気抵抗効果 / 強磁性トンネル接合 / 原子間力顕微鏡(AFM) / クーロンブロッケイド / 磁気力顕微鏡(MFM)

研究概要

SiO_2/Si基板上にスパッタ成膜したNi, NiFe薄膜(20nm)をフォトリソグラフィ,あるいは電子線リソグラフィにより素子基本パターンへと加工した.その後,接合部近傍の細線構造部に原子間力顕微鏡(AFM)局所酸化法を適応してプレーナ型強磁性トンネル接合を作製した.電流電圧特性においてトンネル接合に起因したダイオード特性が得られ,強磁性プレーナ型強磁性トンネル接合の作製に初めて成功した.またNiFe薄膜上にAFM局所酸化法を適応して島状電極を形成した試料では,島状電極の安定磁化に基づく電流電圧特性の印加磁界依存性(磁気抵抗効果(MR効果))が観測され,磁気メモリの基本構造を試作するに至った.
Co薄膜を電子線リソグラフィによりドット状に加工した試料に対してもAFM局所酸化を試みた.Coドットの磁区構造を磁気力顕微鏡(MFM)により評価したところ,AFM局所酸化により形成したCo酸化物細線に沿って,磁区構造が分割されていることが明らかとなった.この実験結果はより微細な磁区構造を作製する技術としても有用であることが期待され,高密度磁気記録や磁気メモリの大容量化の観点からも興味深い.観測された磁区構造はマイクロマグネティックス手法を用いた理論解析結果とも一致することを確認している.
これらの研究成果は強磁性体をベースとするナノ構造の作製,及びそのデバイス応用上有用な知見であり,特にAFM局所酸化を用いたナノリソグラフィ技術に関しては大きく進展させることができた.

研究成果

• [文献書誌] T.Takeemura, S.Kidaka, K.Watanabe, T.Yamada, J.Shirakashi: "Applied Voltage Dependence in Nano-oxidation of Ferromagnetic Thin Films Using Atomic Force Microscope"Journal of Applied Physics. VOl.93, No.10. 7346-7348 (2003)
• [文献書誌] J.Shirakashi, Y.Takemura: "RC-coupled ferromagnetic single-electron transistors"Journal of Applied Physics. Vol.93, No.10. 6873-6875 (2003)
• [文献書誌] J.Shirakashi, Y.Takemura: "Ferromagnetic Single Electron Transistor With RC Gate"Proceedings of Materials Research Society. Vol.746. Q2.12.1-Q2.12.6 (2003)
• [文献書誌] Y.Takemura, J.Shirakashi: "Theoretical Study On Tunnel Magnetoresistance Oscillation Due To Coulomb Blockade In Nanoscale Magnetic Tunnel Junction"Proceedings of Materials Research Society. Vol.776. Q11.18-Q11.18.6 (2003)
• [文献書誌] M.B.A.Jalil, S.W.Kim, Y.Takemura, J.Shirakashi: "Finite-Element Capacitance Calculation and Spin-dependent Transport Modeling of Double Magnetic Tunnel Junctions"Transactions of Magnetics Society of Japan. Vol.4(印刷中). (2004)