| 研究課題/領域番号 |
15201034
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
マイクロ・ナノデバイス
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| 研究機関 | 関西大学 (2005)
広島大学 (2003-2004) |
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研究代表者 |
新宮原 正三 関西大学, 工学部, 教授 (10231367)
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| 研究分担者 |
岩渕 修一 奈良女子大学, 理学部, 教授 (40294277)
若家 富士男 大阪大学, 極限科学研究センター, 助教授 (60240454)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| キーワード | ポーラスアルミナ / ナノ磁性体 / 量子ドット / トンネル接合 / クーロン・ブロッケイド / スピントロニクス |
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| 研究概要 |
本研究ではナノスピントロニクス素子を形成するために、ナノホール配列中に強磁性体を埋め込み堆積し、これを量子ドットと見なした磁性多重トンネル接合素子の形成の検討、及びその輸送特性の解析などを行った。ナノホールへの強磁性体埋め込みに関しては、陽極酸化電圧を20Vから5Vの範囲で変化することにより、磁性体を直径40nmから10nm程度の範囲で制御可能であることを見出した。また、ナノホール間のアルミナ隔壁をトンネル絶縁膜に用いるのが当初の予定であったが、陽極酸化直後のアルミナ隔壁膜はリーク電流が多く、熱処理後(500-700℃)ではリーク電流の低減はあるものの欠陥準位を介したプール・フレンケル伝導が主体であることがわかった。従って、さらに良好なトンネル特性を得るためには、絶縁膜中の欠陥の低減が必要であることが判明した。また、トンネル磁気抵抗素子のスイッチング特性を高精度にコントロールするため、磁性量子ドットの結晶性の向上および磁気異方性の制御を試みた。そのため、ポーラスアルミナ・ナノホール配列を単結晶シリコン基板上に形成し、ナノホール底部のアモルファスアルミナ層を除去して、ホール底部からの磁性体ナノドットのヘテロエピタキシャル成長を行う方法を検討した。
また理論面からは、TMR比の増大に対する信頼性の高い理論を得るべく,クーロン・ブロッケイド制御のための基本構造である強磁性量子ドット(C-SET構造)に対し,高次のコトンネリングを考慮したトンネル電流およびトンネルコンダクタンスの解析的な表式を求めた。また、トンネルモードから純粋接合まで系統的に記述しうるよう非平衡グリーン関数法を用いて上記理論の拡張を行い、TMR比の増大に対する最適化の条件を理論的に詰める手法を開拓した。
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