電子スピン状態検出を目指したホイスラー合金‐カーボンナノチューブ接合の作製

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19760225
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 松田 健一 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 助教授 (80360931)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: スピントロニクス / ハーフメタル強磁性体 / ホイスラー合金 / カーボンナノチューブ

研究概要

本研究の成果は、電極として採用したハーフメタル系強磁性材料Co2MnSi、Co2MnGe、Co2Cr0.6Fe0.4Al のエピタキシャル成長に成功したこと、またその高いスピン偏極率を、強磁性トンネル接合の電気伝導特性を通して明らかにしたことである。電子スピン検出を行うには、高い偏極率を有する強磁性材料を単結晶成長することが重要であり、本研究においてCo 系ホイスラー合金の潜在的な能力の高さを示すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Tunneling anisotropic magnetoresistance in epitaxial CoFe/n-GaAs junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Uemuara, Y. Imai, M. Harada, K.-I. Matsuda, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. vol. 94 ページ: 182502-1-182502-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport properties of Nb/PdNi bilayers and Nb/PdNi/Nb Josephson junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: K.-I. Matsuda, Y. Akimoto, T. Uemura and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Physics: Conference Series vol. 150 ページ: 0521551-1-0521551-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-dependent tunneling characteristics of fully epitaxial magnetic tunnel junctions with a Heusler alloy Co2MnGe thin film and a MgO barrier (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Taira, T. Ishikawa, N. Itabashi, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Phys. D: Applied Phys. vol. 42 ページ: 084015-1-084015-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Half-metallic electronic structure of Co_2MnSi electrodes in fully epitaxial Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi magnetic tunnel junctions proved by tunneling spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, N. Itabashi, T. Taira, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. vol. 105 ページ: 07B110-1-07B110-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical role of interface states for spin-dependent tunneling in half-metallic Co_2MnSi-based magnetic tunnel junctions investigated by tunneling spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, N. Itabashi, T. Taira, K.-. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. vol. 94 ページ: 092503-1-092503-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of annealing on spin-dependent tunneling characteristics of fully epitaxial Co_2MnGe / MgO /Co_<50>Fe_<50> magnetic tunnel junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Taira, T. Ishikawa, N. Itabashi, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. vol.94 ページ: 072510-1-072510-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of Fully Epitaxial Magnetic Tunnel Junction Field Sensors using a Co2MnSi Thin Film (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Masuda, T. Uemura, K.-I. Matsuda and M. Yamamoto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics vol.44 ページ: 3996-399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial growth and characterization of Co_2MnSi thin films on GaAs with MgO interlayer (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura, Y. Imai, S. Kawagishi, K.-I. Matsuda, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures vol. 40
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of fully epitaxial Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi magnetic tunnel junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, S. Hakamata, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. vol. 103 ページ: 07A919-1-07A919-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic and transport properties of superconductor / ferromagnetic bilayer microbridges (2008)
  • 著者名/発表者名: K.-I. Matsuda, Y. Akimoto, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. (and selected for the February 15, 2008 issue of Virtual Journal of Applications of Superconductivity) vol. 103 ページ: 07C711-1-07C711-3
• [雑誌論文] Structural, magnetic and electrical properties of Co_2MnSi / MgO / n-GaAs tunnel junction (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kawagishi, T. Uemura, Y. Imai, K.-I. Matsuda, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. vol.103 ページ: 07A703-1-07A703-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and magnetic properties of Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al thin films epitaxially grown on GaAs substrate with MgO interlayer (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura, T. Yano, K.-I. Matsuda, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: Thin Solid Films vol. 515 ページ: 8013-8016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Epitaxial Magnetic Tunnel Junctions with a Co_2Cr_<0.>6Fe_<0.4>Al Thin Film and Their Tunnel Magnetoresistance Characteristics (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Marukame, T. Ishikawa, S. Hakamata, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Magn. Soc. Jpn. vol. 31 ページ: 344-350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Fully Epitaxial Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al / MgO / Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al Magnetic Tunnel Junctions (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Marukame, T. Ishikawa, S. Hakamata, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: IEEE Trans. On Magn. vol.43 ページ: 2782-2784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic and Transport Properties of Nb/PdNi Bilayers (2007)
  • 著者名/発表者名: K.-I. Matsuda, H. Niwa, Y. Akimoto, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: IEEE Trans. On Appl. Supercond. vol. 17 ページ: 3529-3532
  • 査読あり
• [雑誌論文] Four-state Magnetoresistance in Epitaxial CoFe-based Magnetic Tunnel Junction (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura, T. Marukame, K.-I. Matsuda, and M.Yamamoto
  • 雑誌名: IEEE Trans. On Magn. vol. 43 ページ: 2791-2793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved tunnel magnetoresistance characteristics of magnetic tunnel junctions with a Heusler alloy thin film of Co2MnGe and a MgO tunnel barrier (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Hakamata, T. Ishikawa, T. Marukame, K.-I. Matsuda, T. Uemura, M. Arita, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. vol. 101 ページ: 09J513-1-09J513-3
  • 査読あり
• [学会発表] エピタキシャルCoFe/n-GaAs 接合における磁気抵抗特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今井洋介,原田雅亘,植村哲也,松田健一, 山本眞史
  • 学会等名: 2009 年 (平成21 年) 春季第56 回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 31a-L-7,つくば市,筑波大学
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] 強磁性細線中を伝搬する磁壁の構造および運動のTMR 検出のシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 澤田圭佑,植村哲也,増田昌洋,松田健一,山本眞史
  • 学会等名: 2009 年 (平成21 年)春季第56 回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 31a-L-7,つくば市、筑波大学
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] エピタキシャルCoFe/n-GaAs 接合における磁気抵抗特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今井洋介,原田雅亘,植村哲也,松田健一, 山本眞史
  • 学会等名: The 13th Symposiumu on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors (PASPS13)
  • 発表場所: 仙台市,東北大学
  • 年月日: 20090127-28
• [学会発表] Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al / MgO / Co_<50>Fe_<50> 強磁性トンネル接合のコンダクタンス特性に対するアニールの影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 米村和希,板橋直樹,松田健一,植村哲也,山本眞史
  • 学会等名: 2009 年 (平成21 年) 第44 回応用物理学会北海道支部学術講演会 講演予稿集B-16
  • 発表場所: 函館市,サン・リフレ函館
  • 年月日: 20090108-09
• [学会発表] Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al 強磁性トンネル接合のスピン依存コンダクタンス特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 板橋直樹,石川貴之,米村和希,松田健一, 植村哲也, 山本眞史
  • 学会等名: 2009 年 (平成21 年) 第44 回応用物理学会北海道支部学術講演会 講演予稿集 B-17
  • 発表場所: 函館市,サン・リフレ函館
  • 年月日: 20090108-09
• [学会発表] ホイスラー合金薄膜を上部フリー層に用いた微細MTJ の作製と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 増田昌洋,澤田圭佑,植村哲也,松田健一,山本眞史
  • 学会等名: 2009 年 (平成21 年) 第44 回応用物理学会北海道支部学術講演会 B-21
  • 発表場所: 函館市,サン・リフレ函館
  • 年月日: 20090108-09
• [学会発表] CoFe/n-GaAs/CoFe 横型接合における磁気抵抗特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今井洋介,原田雅亘,植村哲也,松田健一,山本眞史
  • 学会等名: 2009 年(平成21 年) 第44 回応用物理学会北海道支部学術講演会 B-22
  • 発表場所: 函館市,サン・リフレ函館
  • 年月日: 20090108-09
• [学会発表] Co_2MnSi 細線電極における磁壁構造に依存したトンネル磁気抵抗のシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 澤田圭佑,増田昌洋,植村哲也,松田健一,山本眞史
  • 学会等名: 2009 年 (平成21 年) 第44 回応用物理学会北海道支部学術講演会 B-23
  • 発表場所: 函館市,サン・リフレ函館
  • 年月日: 20090108-09
• [学会発表] ハーフメタル系強磁性体(Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al)/超伝導体(NbN)二層薄膜のエピタキシャル成長 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井悟嗣,石川貴之,松田健一,植村哲也,山本眞史
  • 学会等名: 2009 年(平成21 年) 第44 回応用物理学会北海道支部学術講演会 講演予稿集 B-24
  • 発表場所: 函館市,サン・リフレ函館
  • 年月日: 20090108-09
• [学会発表] Tunneling spectroscopy of fully epitaxial CO_2MnSi/MgO/CO_2MnSi magnetic tunnel junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, N. Itabashi, T. Taira, K.-I. Matsuda, T. Uemura and M. Yamamoto
  • 学会等名: 2008 Material Research Society (MRS) Fall Meeting, L5.1
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 20081201-05
• [学会発表] Tunneling conductance characteristics for Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al /MgO / Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al magnetic tunnel junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Itabashi, T. Ishikawa, K. Yonemura, K.-I. Matsuda, T. Uemura and M. Yamamoto
  • 学会等名: 2008 Material Research Society (MRS) Fall Meeting, L2.10
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 20081201-05
• [学会発表] Spin-polarized tunneling in fully epitaxial magnetic tunnel junctions with Heusler alloy thin films and a MgO barrier (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Ishikawa, K.-I. Matsuda, and T. Uemura
  • 学会等名: 2008 Material Research Society (MRS) Fall Meeting, L2.6
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 20081201-05
• [学会発表] Tunnel magnetoresistance characteristics of post-deposition-annealed CO_2MnGe / MgO / CoFe tunnel junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Taira, T. Ishikawa, K.-I. Matsuda,T. Uemura and M. Yamamoto
  • 学会等名: 2008 Material Research Society (MRS) Fall Meeting, Boston, L2.1
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 20081201-05
• [学会発表] Spin-dependent electronic structures of Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al electrodes investigated through tunneling spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Itabashi, T. Ishikawa, K. Yonemura, K.-I. Matsuda, T. Uemura and M. Yamamoto
  • 学会等名: 53rd Magnetism and Magnetic Materials Conference, GT-03
  • 発表場所: Austin, TX, USA
  • 年月日: 20081110-15
• [学会発表] Tunneling spectroscopy of Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/CoFe magnetic tunnel junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yonemura, T. Ishikawa, N. Itabashi, K.-I. Matsuda, T. Uemura and M. Yamamoto
  • 学会等名: 53rd Magnetism and Magnetic Materials Conference, ED-07
  • 発表場所: Austin, TX, USA
  • 年月日: 20081110-15
• [学会発表] Spin-dependent tunneling characteristics of CO_2MnGe/MgO/CoFe tunnel junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Taira, T. Ishikawa, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 学会等名: 53rd Magnetism and Magnetic Materials Conference, DD-02
  • 発表場所: Austin, TX, USA
  • 年月日: 20081110-15
• [学会発表] Half-metallic electronic structure of CO_2MnSi electrodes proved by tunneling spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, N. Itabashi, T. Taira, K.-I. Matsuda, T. Uemura and M. Yamamoto
  • 学会等名: 53rd Magnetism and Magnetic Materials Conference, DD-07
  • 発表場所: Austin, TX, USA
  • 年月日: 20081110-15
• [学会発表] Fabrication of fully epitaxial magnetic tunnel junctions with half-metallic Heusler alloy thin films and a MgO tunnel barrier (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Uemura, and K.-I. Matusda
  • 学会等名: The 10th Int'l Joint Symposium between Hokkaido University and Chungnam National University
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 20081022-24
• [学会発表] Spin-dependent tunneling spectroscopy of fully epitaxial magnetic tunnel junctions with Heusler alloy Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al electrodes and a MgO barrier (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Itabashi, T. Ishikawa, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto,
  • 学会等名: 25th Int'l Conf. on Low Temp. Physics, PD-Mo244
  • 発表場所: Amsterdam, The Netherlands
  • 年月日: 20080806-13
• [学会発表] Transport Properties of Nb/PdNi bilayers and Nb/PdNi/Nb Josephson junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: K.-I. Matsuda, Y. Akimoto, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 学会等名: 25th Int'l Conf. on Low Temp. Physics, p. 25, PB-Th118
  • 発表場所: Amsterdam, The Netherlands
  • 年月日: 20080806-13
• [学会発表] Spin-dependent tunneling conductance in fully epitaxial CO_2MnSi/MgO/CO_2MnsI tunnel junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, N. Itabashi, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 学会等名: Technical Digests of IEEE Int'l Magnetics Conf. Europe 2008, AC-07
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20080504-08
• [学会発表] Fabrication and characterization of magnetic tunnel junction field sensors with a CO_2MnSi thin film (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Masuda, T. Uemura, K.-I. Matsuda and M. Yamamoto
  • 学会等名: Technical Digests of IEEE Int'l Magnetics Conf. Europe 2008, BD-04
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20080504-08
• [学会発表] Heusler alloy-based fully epitaxial magnetic tunnel junctions with a MgO barrier (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Uemura, and K.-I. Matsuda
  • 学会等名: 2008 RCIQE Int'l Seminar on "Advanced Semiconductor Materials and Devices"
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20080303-04
• [学会発表] Magnetic and transport properties of superconductor / ferromagnet bilayer microbridges (2007)
  • 著者名/発表者名: K.-I. Matsuda, Y. Akimoto, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 学会等名: 52nd Magnetism and Magnetic Materials Conference, HQ-10
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA
  • 年月日: 20071105-09
• [学会発表] Highly spin-polarized tunneling in Heusler alloy-based fully epitaxial magnetic tunnel junctions with a MgO tunnel barrier (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Marukame, T. Ishikawa, K.-I. Matsuda, and T. Uemura
  • 学会等名: 52nd Magnetism and Magnetic Materials Conference, DB-01
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA
  • 年月日: 20071105-09
• [学会発表] Oscillations in tunneling resistance as a function of MgO barrier thickness in fully epitaxial magnetic tunnel junctions of Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al / MgO / Co_<50> Fe_<50> (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Marukame, T. Ishikawa, K.-I. Matsuda, and T. Uemura
  • 学会等名: 52nd Magnetism and Magnetic Materials Conference, AB-11
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA
  • 年月日: 20071105-09
• [学会発表] Spin-dependent tunneling in fully epitaxial CO_2MnSi / MgO / CO_2MnSi magnetic tunnel junctions (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, S. Hakamata, K.-I. Matsuda, T. Uemura, and M. Yamamoto
  • 学会等名: 52nd Magnetism and Magnetic Materials Conference, AB-07
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA
  • 年月日: 20071105-09
• [学会発表] Electrical characterization of epitaxial CO_2MnSi / MgO / n-GaAs tunnel junctions (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Kawagishi, T. Uemura, Y. Imai, K.-I. Matsuda, and M. Yamamoto
  • 学会等名: 52nd Magnetism and Magnetic Materials Conference, AG-09
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA
  • 年月日: 20071105-09
• [学会発表] Epitaxial growth and characterization of CO_2MnSi thin films on GaAs with MgO interlayer (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura, T. Yano, Y. Imai, K.-I. Matsuda, and M. Yamamoto
  • 学会等名: The 13th Int'l Conf. on Modulated Semiconductor Structures
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 20070715-20
• [図書] Advances in Solid State Physics 47 (Highly Spin-Polarized Tunneling in Fully Epitaxial Magnetic Tunnel Junctions with a Co-Based Full-Heusler Alloy Thin Film and a MgO Barrier) (R.Haug (Ed.)) (pp. 105-116) (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Marukame, T. Ishikawa, K.-I. Matsuda, and T. Uemura
  • 総ページ数: 105-116
  • 出版者: Springer Berlin /Heidelberg