| 研究概要 |
高感度・高空間分解磁気イメージングプレートの実現を可能とするために、スピントンネル型磁界検出素子の低抵抗・高出力化を目指した研究開発を行った。ラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)を放射源としたマイクロ波励起プラズマ酸化・窒化法を用いて、熱酸化膜つきSi基板上に、下部電極/MnIr/CoFe/barrier/CoFe/NiFe/上部電極、の構造の強磁性トンネル接合膜を形成した。Barrier膜の形成は、0.8〜1.5nm厚の金属Al膜を堆積させた後に、X+O_2,X+N_2(X=He, Ar, Kr)の混合ガスプラズマを用いて酸化もしくは窒化処理を行った。Al膜厚15Åの場合のAl-O barrierを有するトンネル接合膜のTMR比は、最大58.8%(当時の世界最高値)を示した。Al膜厚10Åの場合のAl-N barrierを有するトンネル接合膜のTMR比は、従来報告の最大値33%を大きく上回る49%を示すと同時に、金属Al膜のプラズマ窒化プロセスは、プラズマ酸化プロセスに比して緩やかに進行するため、極薄絶縁膜の形成プロセスとして有利であることを明らかとした。さらに、高濃度オゾン酸化法を用いた極薄金属膜の酸化過程および、同手法を用いて作製したトンネルバリア層を有する強磁性トンネル接合膜の磁気輸送特性に関して検討を行った。その結果、オゾン酸化法による極薄Al膜の酸化過程は、プラズマ酸化法におけるそれとは大きく異なり、酸化の極初期段階に形成される反応律速酸化膜厚はほぼ同様であるものの、酸化膜中の酸化種の拡散速度に律速される酸化速度定数(放物線速度定数,k _P)は、Krを希ガスに用いたプラズマ酸化法のそれに比較して、およそ2桁低く、高濃度オゾン酸化法が、極薄トンネルバリア層の形成プロセスとして適していることを明らかにした。
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