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2017 年度 実績報告書

磁性体/絶縁体界面磁気異方性の電界制御の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H06081
研究機関東北大学

研究代表者

金井 駿  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (40734546)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードスピンエレクトロニクス / スピントロニクス / 磁気メモリ
研究実績の概要

(1)CoFeB/MgO接合において、電界による磁気異方性変調量のCoFeB組成、膜厚及び、熱処理温度依存性を測定した。Co20%,Fe60%,B20%(Series A)及びCo40%,Fe40%,B20%(Series B)について、as depo及び200, 250, 300, 350, 400度の真空中熱処理を施した膜を用いてHall素子を作製後、ゲート絶縁膜を原子層堆積法により作製した。その後ゲート電極を作製し、電界効果素子を作製した。垂直磁界を印加しながらの磁気輸送測定により、各素子の磁気異方性の電界変調量を測定した。全ての条件で、CoFeB/MgO界面の電子濃度を増大させることにより、磁気異方性が減少した。Series Aでは、磁気異方性の電界変調量は熱処理温度を増大させることにより、as depoから増大し、250度の熱処理で最大値を取り、80 fJ/mの電界による変調量を得た。
(2)スピン波を用いてスティフネス定数の電界効果を測定した。CoFeB (1 nm)/MgO(1.6 nm)/ CoFeB (1.8nm)を核とし、自由層(1.8 nm CoFeB)の異方性磁界が約17 mT、接合直径68 nmの垂直磁化容易磁気トンネル接合を作製し、磁化方向と反平行方向へ垂直磁場を印加しながらマイクロ波電圧を印加することにより、磁気異方性の電界変調効果を用いて強磁性共鳴を励起する。その際の周波数掃引磁気共鳴スペクトルを直流電圧により検出した。Kittelモード及び第一励起モードの共鳴周波数の差は、磁性体のスティフネス定数に比例する。rf電圧に重畳させたdc電圧により磁気異方性の電界効果、スティフネス定数の電界効果を測定した。磁気異方性の電界変調量は59.0 fJ/mであった。スティフネスの電界変調量は1 V/nmの電界あたり、0.85 pJ/mであった。これは電界印加時の磁区観察実験により得られた値と比較して、オーダーで一致している。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Electric-field-induced magnetization switching in CoFeB/MgO magnetic tunnel junctions2017

    • 著者名/発表者名
      Shun Kanai, Fumihiro Matsukura, and Hideo Ohno
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 ページ: 0802A3

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.0802A3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electric-field effect on spin-wave resonance in a nanoscale CoFeB/MgO magnetic tunnel junction2017

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Dohi, Shun Kanai, Fumihiro Matsukura, and Hideo Ohno
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 111 ページ: 072403

    • DOI

      10.1063/1.4999312

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic and transport properties of Sb2Te3 doped with high concentration of Cr2017

    • 著者名/発表者名
      Sachin Gupta, Shun Kanai, Fumihiro Matsukura, and Hideo Ohno
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 ページ: 103001

    • DOI

      10.7567/APEX.10.103001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of ferromagnetic resonance spectra of permalloy on (Bi1-xSbx)2Te32017

    • 著者名/発表者名
      Sachin Gupta, Shun Kanai, Fumihiro Matsukura, and Hideo Ohno
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 020302

    • DOI

      JJAP.57.020302

    • 査読あり
  • [学会発表] Ferromagnetic Resonance Spectra of Permalloy Deposited on (Bi1-xSbx)2Te32018

    • 著者名/発表者名
      S. Gupta, S. Kanai, F. Matsukura, and H. Ohno
    • 学会等名
      Kick-off Symposium for World Leading Research Centers -Materials Science and Spintronics-
    • 国際学会
  • [学会発表] An effect of electric field on a cone angle at an easy-cone state in CoFeB/MgO stack investigated by ferromagnetic resonance2018

    • 著者名/発表者名
      A. Okada, S. Kanai, S. Fukami, H. Sato, and H. Ohno
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Electric-field effect on spin-wave resonance in nanoscale CoFeB/MgO magnetic tunnel junctions2017

    • 著者名/発表者名
      T. Dohi, S. Kanai, F. Matsukura, and H. Ohno
    • 学会等名
      International School and Conference (SpinTech IX)
    • 国際学会
  • [学会発表] Electric-field modulation of exchange stiffness constant in CoFeB/MgO investigated by spin-wave resonance2017

    • 著者名/発表者名
      T. Dohi, S. Kanai, F. Matsukura, and H. Ohno
    • 学会等名
      The European Conference Physics of Magnetism 2017 (PM’17)
    • 国際学会
  • [学会発表] Electric-field effect on magnetic anisotropy and exchange stiffness through spin-wave resonance in nanoscale MgO/CoFeB/Ta2017

    • 著者名/発表者名
      T. Dohi, S. Kanai, F. Matsukura, and H. Ohno
    • 学会等名
      York-Tohoku Summer School in Spintronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Damping constant in nanoscale magnetic tunnel junctions2017

    • 著者名/発表者名
      M. Shinozaki, S. Kanai, H. Sato, F. Matsukura, and H. Ohno
    • 学会等名
      York-Tohoku Summer School in Spintronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic and transport properties of (Sb1-xCrx)2Te32017

    • 著者名/発表者名
      S. Gupta, S. Kanai, F. Matsukura, and H. Ohno
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Properties of Two Dimensional Systems and 18th International Conference on Modulated Semiconductor Structures (EP2DS-22/MSS-18)
    • 国際学会
  • [学会発表] Homodyne-detected ferromagnetic resonance in nanoscale magnetic tunnel junction with magnetic field modulation2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Wang, M. Shinozaki, A. Okada, S. Kanai, H. Sato, F. Matsukura, and H. Ohno
    • 学会等名
      第36回電子材料シンポジウム(EMS)
  • [学会発表] Temperature and CoFeB thickness dependence of linewidth of ferromagnetic resonance in thin CoFeB Films2017

    • 著者名/発表者名
      岡田篤、S. He、顧波、金井駿、A. Soumyanarayanan、S.T. Lim、M. Tran、森道康、前川禎通、松倉文礼、大野英男、C. Panagopoulos
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第72回学術講演会
  • [学会発表] (Bi, Sb)2Te3上のパーマロイの強磁性共鳴2017

    • 著者名/発表者名
      S. Gupta、金井駿、松倉文礼、大野英男、
    • 学会等名
      スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワークシンポジウム
  • [産業財産権] 記憶素子及び記憶素子の駆動方法2017

    • 発明者名
      金井 駿、松倉 文礼、大野 英男
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特許第6256965号

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公開日: 2018-12-17  

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