ハーフメタルスピンスイッチの開発と論理回路への応用

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20681016
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大兼 幹彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50396454)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: スピンエレクトロニクス / ハーフメタル / ホイスラー合金 / トンネル接合 / ホイスラー合金 / スピン注入磁化反転

研究概要

Co_2MnSi組成ベースのハーフメタルホイスラー合金電極と酸化マグネシウムを用いたトンネル接合素子において,低温において1275%,室温において350%の磁気抵抗比を得ることに成功した.この磁気抵抗比はハーフメタル電極を用いたトンネル接合で世界最高であり,論理回路に応用可能なスイッチ素子が作製できた.開発した素子を微細加工によって直列接続した回路において,電圧を印加することで磁気抵抗比を大きく変化させることに成功した.このことによって,開発した素子が論理回路に応用できる可能性を示した.

研究成果

• [雑誌論文] Tunnel magnetoresistance effect in double magnetic tunnel junctions using half-metallic Heusler alloy electrodes (2009)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ohdaira, Mikihiko Oogane,, Yasuo, o
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 105 ページ: 07C920-1-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low damping constant for Co2FeAl Heusler alloy films and its correlation with density of states (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Mizukami, D. Watanabe, M. Oogane, Y., o, Y. Miura, M. Shirai,, T. Miyazaki
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 105 ページ: 07D306-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co2FeMnSiホイスラー合金の磁気緩和定数 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大兼幹彦, 窪田崇秀, 廣瀬直紀, 安藤康夫
  • 雑誌名: J. Magn. Soc. Jpn. 33 ページ: 270-273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferrimagnetism in epitaxially grown Mn2VAl Heusler alloy investigated by means of soft x-ray magnetic circular dichroism (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahide Kubota, Kenji Kodama, Tetsuya Nakamura, Yuya Sakuraba, Mikihiko Oogane, Koki Takanashi,, Yasuo, o
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 95 ページ: 222503-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure, exchange stiffness, and magnetic anisotropy of Co2MnAlxSi1-x Heusler compounds (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahide Kubota, Jaroslav Hamrle, Yuya Sakuraba, Oksana Gaier, Mikihiko Oogane, Akimasa Sakuma, Burkard Hillebr, s, Koki Takanashi,, Yasuo, o
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 106 ページ: 113907-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of MgO barrier on the structure and magnetic properties of Co2MnSi films on n-Si(100) substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: M.A.I. Nahid, M. Oogane, H. Naganuma,, Y., o
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 106 ページ: 103907-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunnel magnetoresistance in epitaxially grown magnetic tunnel junctions using Heusler alloy electrode and MgO barrier (2009)
  • 著者名/発表者名: S Tsunegi, Y Sakuraba, M Oogane, N D Telling, L R Shelfold, E Arenholz, G van der Laan, R J Hicken, K Takanashi, Y, o
  • 雑誌名: J. Phys. D: Appl. Phys. 42 ページ: 195004-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Structure, Magnetic and Electrical Properties of Co2MnSi Heusler Alloy Thin Films Onto n-Si Substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: M.A.I. Nahid, Mikihiko Oogane, Hiroshi Naganuma,, Yasuo, o
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 45 ページ: 4030-4032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunnel magnetoresistance effect in magnetic tunnel junctions using epitaxial Co2FeSi Heusler alloy electrode (2009)
  • 著者名/発表者名: Mikihiko Oogane, Masatsugu Shinano, Yuya Sakuraba,, Yasuo, o
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 105 ページ: 07C903-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Half-metallicity and Gilbert damping constant in Co_2Fe_xMn_1-x Si Heusler alloys depending on the film composition (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahide Kubota, Sumito Tsunegi, Mikihiko Oogane, Shigemi Mizukami, Terunobu Miyazaki, Hiroshi Naganuma,, Yasuo, o
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 94 ページ: 122504-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial Mn2. 5Ga thin films with giant perpendicular magnetic anisotropy for spintronic devices (2009)
  • 著者名/発表者名: Feng Wu, Shigemi Mizukami, Daisuke Watanabe, Hiroshi Naganuma, Mikihiko Oogane, Yasuo, o,, Terunobu Miyazaki
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 94 ページ: 122503-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Atomic Ordering and Interface Structure in Co2MnSi/MgO/Co2MnSi Magnetic Tunnel Junctions by High-Angle Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoo Miyajima, Mikihiko Oogane, Yasutoshi Kotaka, Takashi Yamazaki, Mineharu Tsukada, Yuji Kataoka, Hiroshi Naganuma,, Yasuo, o
  • 雑誌名: Applied Physics Express 2 ページ: 093001-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Magnetic Properties of Co2MnSi Heusler Alloy Thin Films on Si (2009)
  • 著者名/発表者名: Muhammad Ariful Islam Nahid, Mikihiko Oogane, Hiroshi Naganuma,, Yasuo, o
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48 ページ: 083002-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement in tunnel magnetoresistance effect by inserting CoFeB to the tunneling barrier interface in Co2MnSi/MgO/CoFe magnetic tunnel junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Tsunegi, Y. Sakuraba, M. Oogane, Hiroshi Naganuma, K. Takanashi,, Y., o
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 94 ページ: 252503-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co2MnSiを電極とする微小二重トンネル接合の作製と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大平祐介, 大兼幹彦, 安藤康夫
  • 雑誌名: J. Magn. Soc. Jpn. 33 ページ: 262-265
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of local moment formation in Co-based Heusler alloys (2008)
  • 著者名/発表者名: N.D. Telling, P.S. Keatley, G. van der Laan, R.J. Hicken, E. Arenholz, Y. Sakuraba, M. Oogane, Y., o, K. Takanashi, A. Sakuma,, T. Miyazaki
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 78 ページ: 184438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large tunnel magnetoresistance in magnetic tunnel junctions using a Co2MnSi Heusler alloy electrode and a MgO barrier (2008)
  • 著者名/発表者名: Sumito Tsunegi, Yuya Sakuraba, Mikihiko Oogane, Koki Takanashi,, Yasuo, o
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 93 ページ: 112506-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the L21 ordering degree on the magnetic properties of Co2MnSi Heusler films (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Gaier, J. Hamrle, S.J. Hermsdoerfer, H. Schultheis, B. Hillebr, s, Y. Sakuraba, M. Oogane,, Y., o
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 103 ページ: 103910-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of the interface moments in Co2MnSi thin films (2008)
  • 著者名/発表者名: N.D. Telling, P.S. Keatley, L.R. Shelford, E. Arenholz, G. van der Laan, R.J. Hicken, Y. Sakuraba, S. Tsunegi, M. Oogane, Y., o, K. Takanashi,, T. Miyazaki
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 92 ページ: 192503-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic second harmonic generation at the Co2MnSi/AlOx interface (2008)
  • 著者名/発表者名: L.R. Shelford, Y. Liu, R.J. Hicken, Y. Sakuraba, M. Oogane,, Y., o
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 103 ページ: 07D720-1-3
  • 査読あり
• [学会発表] Co2FexMn1-xSiおよびCo2MnAlxSi1-xホイスラー合金の磁気緩和定数 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大兼幹彦, 窪田崇秀, 常木澄人, 佐藤丈, 水上成美, 永沼博, 安藤康夫
  • 学会等名: 第33回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2009-09-12
• [学会発表] ホイスラー合金電極トンネル接合におけるスピン注入磁化反転 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大兼幹彦, 飛田智史, 常木澄人, 西村真之, 井波暢人, 永沼博, 安藤康夫
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Magnetic Damping Constants for Half-metallic Heusler Alloy Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Oogane, T. Kubota, S. Tsunegi, J. Sato, H. Naganuma, S. Mizukami, Y., o
  • 学会等名: International Workshop and Seminar on Magnonics
  • 発表場所: イツ, ドレスデン
  • 年月日: 2009-08-06
• [学会発表] Magnetic Damping Constants for Half-metallic Heusler Alloy Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Oogane, T. kubota, S. Tsunegi, J. Sato, H. Naganuma, S. Mizukami, Y., o
  • 学会等名: International Conference on Magnetism, 2009
  • 発表場所: ドイツ, カールスルーエ
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] SPIN TRANSFER SWITCHING IN MAGNETIC TUNNEL JUNCTIONS WITH A HALF-METALLIC HEUSLER ALLOY ELECTRODE (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Oogane, S. Hida, S. Tsunegi, H. Naganuma, N. Inami,, Y., o
  • 学会等名: 20th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
  • 発表場所: ドイツ, ベルリン
  • 年月日: 2009-07-22
• [学会発表] Tunnel Magneto-resistance Effect in Magnetic Tunnel Junctions using Half-metallic Heusler Alloy Electrodes and a MgO Tunneling Barrier (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Oogane, S. Tsunegi, T. Kubota, Y. Sakuraba, K. Takanashi, Y., o
  • 学会等名: MRS2008
  • 発表場所: 米国, ボストン
  • 年月日: 2008-12-02
• [学会発表] Tunnel magnetoresistance effect in magnetic tunnel junctions with Co-Mn-Si Heusler alloy electrode (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Oogane
  • 学会等名: 53rdMMM
  • 発表場所: 米国, オースチン
  • 年月日: 2008-11-12
• [学会発表] ホイスラー合金薄膜の磁気異方性と磁気緩和 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大兼幹彦, 窪田崇秀, 廣瀬直紀, 桜庭裕弥, 高梨弘毅, 安藤康夫
  • 学会等名: 第32回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2008-09-14
• [学会発表] フルホイスラー合金の磁気緩和定数測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大兼幹彦, 窪田崇秀, 廣瀬直紀, 桜庭裕弥, 高梨弘毅, 安藤康夫
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-09-02