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2018 年度 実績報告書

Fe系磁性合金ハイブリッドドット創成によるスピン・電子制御と新機能メモリ応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H06083
研究機関名古屋大学

研究代表者

牧原 克典  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90553561)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード磁性ドット / メモリ
研究実績の概要

最終年度は、シリコン熱酸化(SiO2)膜上の極薄Fe/Si/Fe積層構造を外部非加熱でリモートH2プラズマ(H2-RP)処理することで、Fe原子の表面マイグレーション・凝集とともに、Siとの合金化反応が進行することで、Fe3Siナノドットが高密度・一括形成できることを明らかにするとともに、外部磁場印加に伴う電子輸送変化を磁性AFM 探針を用いて評価した。
具体的には、p-Si(100)基板上に膜厚~3.6nmのSiO2を形成した後、化学量論組成比がFe:Si=3:1になるように、Fe(~2.0nm)/Si(~2.0nm)/Fe(~1.5nm)積層構造を電子線蒸着により連続堆積した。その後、外部非加熱で、H2ガスのリモートプラズマ処理を施すことでナノドットを形成した。プラズマ処理時におけるH2ガス圧力は、~9、13、20Paとした。いずれのガス圧力でH2-RP処理した試料においても、AFMの表面形状像測定において平均ドット高さ~8.0nmのナノドットが面密度~5×10^11cm-2で一括形成できた。XRDによる結晶構造を評価した結果、9Paおよび13Pa処理により形成したナノドットは、Feシリサイドに起因する信号が認められないものの、20Paで処理した試料では、Fe3Si(220)に起因するシャープな信号が明瞭に認められた。さらには、磁性CoPtCrコートSi探針(HC=220Oe)を用い、Fe3Siナノドットの局所電子輸送特性を評価した結果(外部磁場は、試料直下に磁石を配置することで印加)、ドットの保磁力より大きな外部磁場を印加した場合、磁性コートAFM探針とFe3Siナノドットの磁化方向が揃うことで、抵抗が減少し、I-V特性のしきい値電圧が低減することを明らかにした。

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。

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。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 内モンゴル工科大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      内モンゴル工科大学
  • [雑誌論文] High Density Formation and Magnetoelectronic Transport Properties of Fe3Si Nanodots2018

    • 著者名/発表者名
      Hai Zhang, Katsunori Makihara, Mitsuhisa Ikeda, Akio Ohta, and Seiichi Miyazaki
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 86 ページ: 131-138

    • DOI

      doi:10.1149/08607.0131ecst

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of Mn-germanide nanodots on ultrathin SiO2 induced by remote hydrogen plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Yinghui Wen, Katsunori Makihara, Akio Ohta, Mitsuhisa Ikeda and Seiichi Miyazaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 ページ: 01AF05

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.01AF05

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of resistive switching properties of Si-rich oxide embedded with Ti nanodots by applying constant voltage and current2018

    • 著者名/発表者名
      Akio Ohta, Yusuke Kato, Mitsuhisa Ikeda, Katsunori Makihara and Seiichi Miyazaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 ページ: 06HD05

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.06HD05

    • 査読あり
  • [学会発表] High Density Formation of FePt Nanodots and Their Magnetic Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Hashimoto, Katsunori Makihara, Akio Ohta, Mitsuhisa Ikeda and Seiichi Miyazaki
    • 学会等名
      40th International Symposium on Dry Process
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation and Magnetic Characterization of High Density FePt Nanodots Induced by Remote H2 Plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Hashimoto, Katsunori Makihara, Akio Ohta, Mitsuhisa Ikeda and Seiichi Miyazaki
    • 学会等名
      12th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of Surface Pre-Treatment on Metal Migration Induced by Remote H2-Plasma Treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Makihara, Akio Ohta, Mitsuhisa Ikeda, and Seiichi Miyazaki
    • 学会等名
      International Conference of Atomic Control Surface and Interface-14
    • 国際学会
  • [学会発表] High Density Formation and Magnetoelectronic Transport Properties of Fe3Si Nanodots2018

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, K. Makihara, M. Ikeda, A. Ohta, and S. Miyazaki
    • 学会等名
      AiMES 2018 Meeting, ECS and SMEQ Joint International Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Si-Geナノ構造制御で展開する電子デバイス開発2018

    • 著者名/発表者名
      牧原克典、宮崎誠一
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会中部支部研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ構造制御で展開する電子デバイス開発と機能進化・高度化への挑戦2018

    • 著者名/発表者名
      牧原克典、宮崎誠一
    • 学会等名
      第3回ニューフロンティアリサーチワークショップ
    • 招待講演
  • [備考] 名古屋大学大学院 工学研究科 電子工学専攻 宮崎研究室

    • URL

      http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/miyazakilab/

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公開日: 2019-12-27  

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