| 研究概要 |
強磁性ナノ粒子が薄い絶縁層を隔てて強磁性電極間に配置された微小構造では、スピン依存単一電子トンネル効果が生じるが、絶縁層の電子状態が外部磁場によって変化する場合や、絶縁層が十分薄く、トンネルコンダクタンスの変化によってキャパシタンス変化が生じる場合には、磁気抵抗効果に起因するスイッチング効果の発現が期待される。本研究は、この磁気スイッチング効果の基礎的理解と実証を狙うものであり、本年度は以下の研究を行った。
分子線エピタキシー装置およびスパッタ装置を用いて、絶縁層として、MgO, Fe-O, NiO等の酸化物の成長について調べた。反射高速電子線回折や原子間力顕微鏡を用いて単結晶かつ平坦な絶縁層が成長する条件を明らかにした。
磁気スイッチング効果を観測するための主要な素子構造は、ナノ磁性粒子の上下に電極を配し、膜面垂直方向に電流を流すCPP構造であり、ごく微小なCPP構造の作製も行った。上述のように、絶縁層の厚みは十分薄く、かつ、精密に制御されている必要があるため、CPP構造中の上下それぞれの絶縁層の平坦性等についても調べた。特に、上部絶縁層の成長は、その下のナノ磁性粒子の大きさや物質の種類に影響を受け、上部絶縁層の成長制御が磁気スイッチング素子の形成において重要であることが分かった。
面内方向に電流を流す素子構造においても微小素子を形成できる可能性があり、細線化したグラニュラー薄膜に電極を付与するという素子構造形成プロセスについても検討を行った。数10ナノメートルスケールの電流経路の実現が可能であることが明らかになった。
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