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2010 年度 研究成果報告書

Fe-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

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研究課題/領域番号 20310078
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
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)

研究期間 (年度) 2008 – 2010
キーワード量子効果 / ヘテロ超格子 / 層間結合
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,電気抵抗に電流注入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

    (27件)

すべて 2011 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (19件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Temperature-Dependent Current-Induced Magnetization Switching in Fe_3Si/FeSi_2/Fe_3Si trilayered films2011

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

      Jpn.J.Appl.Phys. in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-Induced Magnetization Switching in Fe_3Si/FeSi_2 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 Vol.11

      ページ: 154-157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature-Dependent Interlayer Couplings in Fe_3Si/FeSi_2 multilayers prepared by facing targets direct-current sputtering2010

    • 著者名/発表者名
      平川信一, 堺研一郎, 武田薫, 吉武剛
    • 雑誌名

      Proceedings of 63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas CTP-187

      ページ: 2

  • [雑誌論文] Fabrication of Fe_3Si/FeSi_2 Multilayers by Facing Targets Direct-Current Sputtering and The Magnetic Properties2010

    • 著者名/発表者名
      平川信一, 堺研一郎, 武田薫, 吉武剛
    • 雑誌名

      Proceedings of 63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas KWP-073

      ページ: 2

  • [雑誌論文] 強磁性金属Fe_3Si/半導体FeSi_2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
    • 雑誌名

      北九州産業学術推進機構・九州シンクロトロン光研究センター合同シンポジウム「ものづくりと放射光応用技術が拓くナノワールド」実施報告書

      ページ: 52

  • [雑誌論文] Interfacial structure of Fe_3Si/FeSi_2 layered films deposited on Si(111) at elevated substrate-temperatures2009

    • 著者名/発表者名
      Kaoru TAKEDA, Tsuyoshi YOSHITAKE, Yoshiki SAKAMOTO, Daisuke HARA, Masaru ITAKURA, Noriyuki KUWANO, Kunihito NAGAYAMA
    • 雑誌名

      Int.J.Mod.Phys. Vol.23 Issue 17

      ページ: 3543-3549

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-induced magnetization switching in Fe_3Si/FeSi_2/Fe_3Si trilayer films2008

    • 著者名/発表者名
      堺研一郎, 平川信一, 武田薫, 吉武剛
    • 雑誌名

      Proceedings of The 11th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environment Sciences

      ページ: 165-166

  • [学会発表] Temperature dependence of interlayer coupling in [Fe_3Si/FeSi_2]^<20> artificial lattices2010

    • 著者名/発表者名
      平川信一, 堺研一郎, 園田貴之, 武田薫, 吉武剛
    • 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
      アークホテル熊本,熊本市
    • 年月日
      20101211-20101212
  • [学会発表] Current-induced magnetization switching in Fe_3Si/FeSi_2/Fe_3Si trilayered films2010

    • 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
      第2回半導体材料・デバイスフォーラム
    • 発表場所
      アークホテル熊本,熊本市
    • 年月日
      20101211-20101212
  • [学会発表] Fe_3Si/ナノ微結晶FeSi_2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
    • 年月日
      20101127-20101128
  • [学会発表] Fe_3Si/FeSi_2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
    • 年月日
      20101127-20101128
  • [学会発表] Temperature-Dependent Interlayer Couplings in Fe_3Si/FeSi_2 multilayers prepared by facing targets direct-current sputtering2010

    • 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
      63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas
    • 発表場所
      Paris, France.
    • 年月日
      20101004-20101008
  • [学会発表] Fabrication of Fe_3Si/FeSi_2 Multilayers by Facing Targets Direct-Current Sputtering and The Magnetic Properties2010

    • 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
      63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas
    • 発表場所
      Paris, France.
    • 年月日
      20101004-20101008
  • [学会発表] Temperature-Dependent Interlayer Couplings in Fe_3Si/FeSi_2 Artificial Lattices2010

    • 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
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      20100724-20100726
  • [学会発表] Fe_3Si/NC-FeSi_2/Fe_3Si三層膜における磁化反転制御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
      平成22年春季第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      20100317-20100320
  • [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] 強磁性金属Fe_3Si/半導体FeSi_2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
  • [学会発表] Fe_3Si/ナノ微結晶FeSi_2/Fe_3Si三層膜における電流注入による磁化反転2009

    • 著者名/発表者名
      平川信一, 堺研一郎, 武田薫, 吉武剛, 永山邦仁
    • 学会等名
      平成21年応用物理学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      20091121-20091122
  • [学会発表] Fe_3Si/NC-FeSi_2人工格子の強磁性層間結合に及ぼす電流注入および温度変調効果2009

    • 著者名/発表者名
      堺研一郎, 平川信一, 武田薫, 吉武剛, 板倉賢, 桑野範之, 永山邦仁
    • 学会等名
      平成21年応用物理学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      20091121-20091122
  • [学会発表] Fe_3Si/NC-FeSi_2人工格子の強磁性層間結合に及ぼす電流注入および光照射の効果2009

    • 著者名/発表者名
      堺研一郎, 武田薫, 吉武剛
    • 学会等名
      平成21年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      20090330-20090402
  • [学会発表] Fe_3Si/NC-FeSi_2人工格子の強磁性層間結合に及ぼす電流注入および光照射の効果2008

    • 著者名/発表者名
      堺研一郎, 武田薫, 吉武剛, 坂本佳輝, 板倉賢, 桑野範之, 梶原寿了, 永山邦仁
    • 学会等名
      平成20年応用物理学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      20081129-20081130
  • [学会発表] CURRENT-INDUCED MAGNETIZTION SWITCHING IN Fe_3Si/FeSi_2/Fe_3Si TRILAYER FILMS2008

    • 著者名/発表者名
      堺研一郎, 平川信一, 武田薫, 吉武剛
    • 学会等名
      The 11th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environment Sciences
    • 発表場所
      Pusan, Korea.
    • 年月日
      20081112-20081113
  • [学会発表] Epitaxy of Fe3Si layers across FeSi_2 layers in Fe_3Si/FeSi_2 superlattices2008

    • 著者名/発表者名
      K.Takeda, T.Yoshitake, Y.Sakamoto, T.Ogawa, D.Hara, M.Itakura, N.Kuwano, T.Kajiwara, K.Nagayama
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Materials 2008
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      20080728-20080801
  • [学会発表] Fe_3Si/FeSi_2 superlattices prepared at elevated temperatures2008

    • 著者名/発表者名
      K.Takeda, T.Yoshitake, Y.Sakamoto, T.Ogawa, D.Hara, M.Itakura, N.Kuwano, T.Kajiwara, K.Nagayama
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Materials 2008
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      20080728-20080801
  • [学会発表] Fe_3Si/FeSi_2人工格子の基板温度と磁気特性2008

    • 著者名/発表者名
      武田薫, 吉武剛, 坂本佳輝, 板倉賢, 桑野範之, 梶原寿了, 永山邦仁
    • 学会等名
      ナノ学会第6回大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      20080507-20080509
  • [学会発表] Fe_3Si/FeSi_2人工格子のエピタキシャル成長と磁気特性2008

    • 著者名/発表者名
      武田薫, 吉武剛, 坂本佳輝, 板倉賢, 桑野範之, 梶原寿了, 永山邦仁
    • 学会等名
      ナノ学会第6回大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      20080507-20080509
  • [備考] ホームページ等

    • URL

      http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/qq/qq01/yoshitake/index.htm

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公開日: 2012-01-26   更新日: 2016-04-21  

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