| 研究課題/領域番号 |
16654053
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
三谷 誠司 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20250813)
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| 研究分担者 |
薬師寺 啓 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10361172)
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| キーワード | ナノ粒子 / 磁性 / 磁化反転 / スピン注入 / スピン蓄積 / 単一電子トンネル / 微細加工 / 磁気メモリ |
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| 研究概要 |
近年、微小磁性体における新しい物理現象として、スピン注入磁化反転が注目され、精力的に研究が行なわれている。現在の研究の主流は電流駆動型のスピン注入磁化反転であり、スピン偏極電流から磁性体の磁化への角運動量のトランスファーに起因するものである。本研究はこれとは異なるメカニズムによるスピン注入磁化反転現象を探索するものであり、具体的には微小な強磁性2重トンネル接合において期待される電圧によって駆動される化学ポテンシャルのスピン分裂による磁化反転の観測を目指す。
本年度は、電圧駆動型の磁化反転の原因となるスピン蓄積を調べることに重点をおいて実験をすすめ、以下の成果を得た。
Al電極//Co-Al-O//Co電極(//はAlOトンネルバリアを表す)という2重接合の電流電圧特性、磁気抵抗効果のバイアス依存性を解析した。Co-Al-O層はCoナノ粒子とそれを取り囲むAlOマトリクスからなる極薄膜である。解析結果から、Coナノ粒子内のスピン緩和時間が増大していること、それにより効率的なスピン蓄積が生じていることが分かった。微小な系が電圧駆動型磁化反転に適することを示す結果である。
高品位2重トンネル接合の作製技術の開発という観点で、FeCo電極//FeCoナノ粒子2次元配列//FeCo電極という2重接合を作製し、磁気伝導特性を評価した。磁気抵抗曲線はトンネル電流がFeCoナノ粒子を流れていることを示すものであり、作製した試料において短絡等は生じていないことが分かった。これは、スピン注入磁化反転の観測のための基本構造である。
FeCo電極//Auナノ粒子2次元配列//FeCo電極という2重接合を作製し、スピン蓄積効果に起因すると思われる磁気抵抗効果を観測した。磁化反転実験のためのスピン注入効率の見積もりに有用な知見を得た。
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