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2010 年度 実績報告書

FeーSi系強磁性体/半導体超格子における層間結合への光および温度効果

研究課題

研究課題/領域番号 20310078
研究機関九州大学

研究代表者

吉武 剛  九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (40284541)

キーワードFe-Si / 人工格子 / スピントロニクス / 磁気層間結合 / 交換結合 / 磁気抵抗効果 / 電流注入
研究概要

巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見以来,電子のスピン依存現象に着目したスピントロニクスと呼ばれる新しい学問分野が形成され,今後更なる発展が期待されている.強磁性層間の磁気層間結合は,デバイスの基本原理となることから,一つの大きなトピックである.現在,強磁性(F)結合,反強磁性(AF)結合のスイッチングは磁場のみでなされており,まだ用途が限定されている,本研究では,温度と光に敏感な半導体を非磁性層に用いた強磁性金属Fe_3Si/半導体FeSi_2人工格子を作製して,強磁性層層間結合に及ぼす温度および光照射の効果を詳細に検討することを目的とした
光照射に対するAF,Fのスイッチングと考えられる現象が観測された.しかし,その変化は小さく感知するのが大変であった.そこで,素子構造を膜面内に電流を流すCIP構造から膜の垂直方向に電流を流すCPP構造に変えて,層間交換結合の変化に対する電気抵抗の変化幅を高めることを目指した.その結果,CIP構造の場合のMR比に比べて約1桁大きな10%近い変化幅が得られるようになった.また,CPP構造にすることにより,電気抵抗に電流中に対するヒステリシスが観測されるようになった.磁場中におけるそのヒステリシスに変化から,ヒステリシスのその起源は層間結合の変化によると考えられる
温度変調に関しては,層間結合に明白な変化が得られた.CIP膜では室温でAF結合したものが,100K以下でF結合となることを確認した.CPP膜でも室温で縦方向に誘起されると考えられるAF状態が,低温では誘起されなくなると考えられる結果を得た

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Current-Induced Magnetization Switching in Fe3Si/FeSi2 Superlattices2011

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hirakawa, Ken-ichiro Sakai, Takayuki Sonoda, Kaoru Takeda, Tsuyoshi Yoshitake
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 11 ページ: 154-157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature-Dependent Current-Induced Magnetization Switching in Fe3Si/FeSi2/Fe3Si trilayered films2011

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hirakawa, Takayuki Sonoda, Ken-ichiro Sakai, Kaoru Takedal, Tsuyoshi Yoshitake
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: (in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Fe3Si/FeSi2 Multilayers by Facing Targets Direct-Current Sputtering and The Magnetic Properties2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hirakawa, Ken-ichiro Sakai, Kaoru Takeda, Tsuyoshi Yoshitake
    • 雑誌名

      Proceedings of 63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas

      ページ: KWP-073(2)

  • [雑誌論文] Temperature-Dependent Interlayer Couplings in Fe3Si/FeSi2 multilayers prepared by facing targets direct-current sputtering2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hirakawa, Ken-ichiro Sakai, Kaoru Takeda, Tsuyoshi Yoshitake
    • 雑誌名

      Proceedings of 63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas

      ページ: CTP-187(2)

  • [学会発表] Current-induced magnetization switching in Fe3Si/FeSi2/Fe3Si trilayered films2010

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Sonoda, Shinichi Hirakawa, Kenichiro Sakai, Kaoru Takeda, Tsuyoshi Yoshitake
    • 学会等名
      第2回半導体材料・デバイスフォーラム
    • 発表場所
      熊本市
    • 年月日
      2010-12-11
  • [学会発表] Temperature dependence of interlayer coupling in [Fe3Si/FeSi2]20 artificial lattices2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hirakawa, Ken-ichiro Sakai, Takayuki Sonoda, Kaoru Takeda, Tsuyoshi Yoshitake
    • 学会等名
      第2回半導体材料・デバイスフォーラム
    • 発表場所
      熊本市
    • 年月日
      2010-12-11
  • [学会発表] Fe-Si系人工格子の高圧下における電気抵抗測定2010

    • 著者名/発表者名
      高崎理一, 中西剛司, 武田薫, 平川信一, 園田貴之, 吉武剛
    • 学会等名
      第116回日本物理学会九州支部例会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-12-04
  • [学会発表] Fe3Si/FeSi2人工格子の電気特性に及ぼす圧力効果2010

    • 著者名/発表者名
      高崎理一, 中西剛司, 武田薫, 平川信一, 園田貴之, 吉武剛
    • 学会等名
      平成22年応用物理学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2010-11-27
  • [学会発表] Fe3Si/ナノ微結晶FeSi2積層膜における磁気層間結合の温度変調2010

    • 著者名/発表者名
      園田貴之, 平川信一, 堺研一郎, 武田薫, 吉武剛
    • 学会等名
      平成22年応用物理学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2010-11-27
  • [学会発表] Fabrication of Fe3Si/FeSi2 Multilayers by Facing Targets Direct-Current Sputtering and The Magnetic Properties2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hirakawa, Ken-ichiro Sakai, Kaoru Takeda, Tsuyoshi Yoshitake
    • 学会等名
      63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas
    • 発表場所
      パリ
    • 年月日
      2010-10-06
  • [学会発表] Temperature-Dependent Interlayer Couplings in Fe3Si/FeSi2 multilayers prepared by facing targets direct-current sputtering2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hirakawa, Ken-ichiro Sakai, Kaoru Takeda, Tsuyoshi Yoshitake
    • 学会等名
      63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas
    • 発表場所
      パリ
    • 年月日
      2010-10-06
  • [学会発表] Temperature-Dependent Interlayer Couplings in Fe3Si/FeSi2 Artificial Lattices2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hirakawa, Kenichiro Sakai, Kaoru Takeda, Tsuyoshi Yoshitake
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2010-07-25
  • [学会発表] 強磁性金属Fe3Si/半導体FeSi2人工格子におけるCPP素子の創製2010

    • 著者名/発表者名
      平川信一, 堺研一郎, 武田薫, 吉武剛
    • 学会等名
      FAIS・SAGA-LS合同シンポジウム「ものづくりと放射光応用技術が拓くナノワールド」
    • 発表場所
      北九州学術研究都市 学術情報センター
    • 年月日
      2010-07-20

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公開日: 2012-07-19  

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