| 研究分担者 |
岡本 聡 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10292278)
菊池 伸明 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80436170)
島津 武仁 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (50206182)
柳原 美廣 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40174552)
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| 研究概要 |
磁気メモリーなどの超高密度化には, 高い磁気異方性を示す材料が不可欠である. これまでに我々はCo合金薄膜が巨大磁気異方性を示すことを見出し, それが格子歪(軸比c/a)と密接に関係することを実験的に明らかにしてきた. そして前年度には, 磁気円二色性実験と第一原理計算を駆使し, 格子歪がd電子状態に大きな影響を及ぼし, その結果磁気異方性を増強させていることを突き止めた. それらの成果を踏まえ, 本年度は, 軸比c/aの制御法を確立することを目的に, 材料・プロセスの両面から詳細な研究を進めた. その結果, 磁性層より格子定数の大きい下地層を介在させること, そして磁性層の薄手化が, 軸比c/aを効果的に低減し磁気異方性を増強することを明らかにした。磁気異方性という応用上極めて重要ではあるが複雑な物理量が, 格子歪と単純な関係にあり, またそれらを人為的に容易に制御できることを明らかにしたことは, 将来のデバイス開発の材料的指針を与える重要な成果である. 次いで, 上述の巨大磁気異方性材料のナノサイズ領域における振舞うについて検討した, 具体的には微細加工により単一ナノドットを作製し, 電磁場並びに熱に対する応答を独自の超高感度異常Hall効果測定により評価した. その結果, ドット磁化は反転核生成→磁壁伝播という過程を経てサブナノ秒レベルで反転し, その熱的挙動は古典的なNeel-Arrhenius則に従うことが確かめられた. これらの知見を基に, 磁気メモリーの高密度化の可能性について理論計算を行った結果, 本研究の巨大磁気異方性材料を利用すれば, 少なくとも1平方インチ当り5兆ピットという超高密度記録が実現可能との見通しを得た.
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