| 研究課題/領域番号 |
16H03852
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
介川 裕章 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 主幹研究員 (30462518)
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| 研究分担者 |
三浦 良雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 独立研究者 (10361198)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / ハーフメタル / 薄膜成長 / 強磁性トンネル接合 |
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| 研究実績の概要 |
本研究はハーフメタルホイスラー合金と格子整合MgAl2O4バリアを用いた強磁性トンネル接合（MTJ）により、大きなトンネル磁気抵抗比（TMR比）の達成を目指したものである。抜本的な対策のため、ハーフメタル／バリア界面の改善が欠かせないがこのために何が必要なのかを明らかにすることに主眼を置いた。平成30年度は室温TMR向上のために適した界面層設計と共に、ハーフメタル特性の実現のために問題となっていたCo2FeAlSi合金の合金規則度と結晶配向度の大幅な向上を達成し巨大TMR達成への指針が定まった。以下にハイライトを示す。
（1）MgAl2O4をバリア層だけではなく基板にも用いることによって、Co2FeAl0.5Si0.5ホイスラー合金の大幅な結晶品質の改善を達成した。MgAl2O4基板とホイスラー合金層との間の格子不整合が極めて小さく保たれること、従来のCr下地を取り除きスパッタプロセス改善が達成されたことにより、ほぼ完全なホイスラー合金規則度と極めて良好な(001)配向（ロッキング半値幅0.1度台）の達成がなされた。
（2）界面層として昨年度開発したFeAl合金層の改善がなされた。MgAl2O4界面でのAl原子拡散の促進により1 nm程度の極薄FeAl層のみでも140%を超えるTMR比が得られ、昨年の40%程度の値から大きく向上した。
（3）室温TMR比向上には強磁性層のバリア界面における熱的な磁化揺らぎを低減が必要であり、理論設計を進展させた。指標として交換スティフネス定数が高いことが望まれる。このため、昨年度までに見いだしたB2構造CoFeについてさらに検討を進め、バリア層界面はFe終端よりもCo終端とすると良いことが理論的に見いだされた。
以上の知見から、Co2FeAl0.5Si0.5ホイスラー合金層/極薄FeAl/Co終端CoFe界面層構造の高い有望性が明らかになった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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