量子十字素子における巨大磁気抵抗効果に関する研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760001
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (70396323)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: スピントロニクス / 磁気抵抗効果 / ナノ接合 / 有機膜 / 強磁性体 / 表面・界面状態 / 磁化状態 / 電流電圧特性

研究概要

本研究課題では、強磁性薄膜のエッジとエッジに有機分子を挟んだ強磁性薄膜/有機分子/強磁性薄膜量子十字素子を提案し、その表面・界面構造、電気伝導特性、並びに、磁気特性を調べることを目的とした。初めに、表面状態、磁化状態、及び、エッジ状態について詳細に調べた結果、Co/SiO_2が量子十字素子の電極材料として最も適していることがわかった。次に、本研究課題で構築した独自の成膜・研磨・エッチング技術を用いて、Co/有機分子/Co量子十字素子を作製し、その特性評価を行った。その結果、室温にて非常に興味深いスイッチング特性を見出すことに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Surface and Interface Structures and Magnetic Properties of Ni and Ni <75>Fe <25> Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, N.Basheer, T.Abe, K.Kondo, A.Hirata, M.Ishimaru, Y.Hirotsu, A.Ishibashi
  • 雑誌名: J.Vac.Soc.Jpn. Vol.54 ページ: 203-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Thermoelectric Voltage in Point Contacts of Ni Ferromagnetic Metals (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kondo, H.Kaiju, A.Ishibashi
  • 雑誌名: Mater.Res.Soc.Symp.Proc. Vol.1314 ページ: ll0836-1-ll0836-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] The fabrication of Ni quantum cross devices with a 17 nm junction and their current?voltage characteristics (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, A.Ono, N.Kawaguchi, J.H.Won, A.Hirata, M.Ishimaru, Y.Hirotsu, A.Ishibashi
  • 雑誌名: Nanotechnology Vol.21 ページ: 015301-1-015301-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Roughness and Magnetic Properties of Ni and Ni <78>Fe <22> Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, N.Basheer, K.Kondo, A.Ishibashi
  • 雑誌名: IEEE Trans.Magn. Vol.46 ページ: 1356-1359
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Theoretical Study and Realization of New Spin Quantum Cross Structure Devices using Organic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kondo, H.Kaiju, A.Ishibashi
  • 雑誌名: Mater.Res.Soc.Symp.Proc. Vol.1198 ページ: E07011-E07016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Current-Voltage Characteristics of Ni Spin Quantum Cross Devices with P3HT : PCBM Organic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, N.Basheer, N.Kawaguchi, S.White, A.Hirata, M.Ishimaru, Y.Hirotsu, A.Ishibashi
  • 雑誌名: Mater.Res.Soc.Symp.Proc. Vol.1252 ページ: J02081-J02086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current-Voltage Characteristics in Nanoscale Tunnel Junctions Utilizing Thin-Film Edges (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, A.Ishibashi
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. Vol.49 ページ: 105203-1-105203-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical and Experimental Results of Electronic Transport of Spin Quantum Cross Structure Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kondo, H.Kaiju, A.Ishibashi
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. Vol.105 ページ: 07D522-1-07D522-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Quantum Cross Devices Using Ni Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, A.Ono, N.Kawaguchi, J.H.Won, A.Hirata, M.Ishimaru, Y.Hirotsu, A.Ishibashi
  • 雑誌名: J.Magn.Soc.Jpn. Vol.33 ページ: 242-246
  • 査読あり
• [学会発表] Large Thermoelectric Voltage in Point Contacts of Ni Ferromagnetic Metals (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kondo, H.Kaiju, A.Ishibashi
  • 学会等名: 2010 Material Research Society Fall Meeting, LL8.36
  • 発表場所: Boston, Massachusetts
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] ポリエチレンナフタレート(PEN)有機膜上のNi及びNi <75>Fe <25>薄膜における表面・界面構造と磁気特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、ヌブラバシール、阿部太郎、近藤憲治、平田秋彦、石丸学、弘津禎彦、石橋晃
  • 学会等名: 真空・表面科学合同講演会第30回表面科学学術講演会第51回真空に関する連合講演会 5P-036V
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] ポリエチレンナフタレート有機膜上のNi及びNi <75>Fe <25>薄膜の表面状態と電気磁気特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、ヌブラバシール、近藤憲治、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会 25aPS-11
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] Ni/P3HT : PCBM/Niナノスケール接合の作製とその評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、近藤憲治、ヌブラバシール、川口敦吉、スザンホワイト、平田秋彦、石丸学、弘津禎彦、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会 23pPSB-67
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 有機分子を挟んだナノスケール接合素子の理論とそのデバイスの作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 近藤憲治、海住英生、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会 23pPSB-66
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Large Thermoelectric Voltage in Ni Nanoscale Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, A.Ishibashi
  • 学会等名: The 29th International Conference on Thermoelectrics P2-93
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] Fabrication and current-voltage characteristics of Ni spin quantum cross devices with P3HT/PCBM organic materials (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, N.Basheer, N.Kawaguchi, S.White, A.Hirata, M.Ishimaru, Y.Hirotsu, A.Ishibashi
  • 学会等名: 2010 Material Research Society Spring Meeting, San Francisco J2.7
  • 発表場所: California
  • 年月日: 2010-04-06
• [学会発表] Fabrication and Evaluation of Ni/P3HT : PCBM/Ni Nanoscale Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, N.Basheer, N.Kawaguchi, S.White, A.Hirata, M.Ishimaru, Y.Hirotsu, A.Ishibashi
  • 学会等名: International Symposium on Joint Research Network for Advanced Material and Devices, pp.113-114, P-32
  • 発表場所: Tomakomai, Japan
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] Theoretical and Experimental Results of a Large Thermoelectric Voltage at Point Contacts of Spin Quantum Cross Structure Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kondo, H.Kaiju, A.Ishibashi
  • 学会等名: 11th Joint MMM-Intermag Conference FR-10
  • 発表場所: Washington DC
  • 年月日: 2010-01-21
• [学会発表] A Study of Ni and Ni78Fe22 Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates for Spin Quantum Cross Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, N.Basheer, K.Kondo, A.Ishibashi
  • 学会等名: 11th Joint MMM-Intermag Conference BR-09
  • 発表場所: Washington DC
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] A Theoretical Study and Realization of New Spin Quantum Cross Structure Devices using Organic Materials (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kondo, H.Kaiju, A.Ishibashi
  • 学会等名: 2009 Material Research Society Fall Meeting, E7.1
  • 発表場所: Boston, Massachusetts
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] 磁場中及び無磁場中蒸着によるポリエチレンナフタレート有機膜上のニッケル薄膜に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、小野明人、川口敦吉、近藤憲治、元鍾漢、平田秋彦、石丸学、弘津禎彦、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会 26pPSB-19
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] スピン量子十字構造素子の輸送特性の理論的研究とその実験検証 (2009)
  • 著者名/発表者名: 近藤憲治、海住英生、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会 25pPSA-21
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] トンネルバリアをもつ量子十字素子のトランスポート理論計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 海住英生, 近藤憲治, 石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会 25pPSB-11
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Theoretical and Experimental Results of Electronic Transport of Spin Quantum Cross Structure Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kondo, H.Kaiju, d A.Ishibashi
  • 学会等名: International Symposium of Post-Silicon Materials and Devices Research Alliance Project, P-15, p.54
  • 発表場所: Ichou Kaikan of OsakaUniversity, Osaka
  • 年月日: 2009-09-05
• [学会発表] Fabrication and current-voltage characteristics of spin quantum cross devices (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, A.Ishibashi
  • 学会等名: International Workshop on Photons and Spins in Nanostructures, Hokkaido University Sousei Conference room, p.57
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2009-07-27
• [図書] Lithography-Free Nanostructure Fabrication Techniques Utilizing Thin-Film Edges (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kaiju, K.Kondo, A.Ishibashi
  • 総ページ数: 978-953-308-72-7
  • 出版者: InTech "Lithography" ISBN [Invited, in press]
• [備考] ホームページ
  • URL: http://qed4.es.hokudai.ac.jp/
• [産業財産権] プローブおよびその製造方法ならびにプローブ顕微鏡ならびに磁気ヘッドおよびその製造方法ならびに磁気記録再生装置 (2009)
  • 発明者名: 石橋晃、海住英生
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-154644
  • 出願年月日: 2009-06-30
• [産業財産権] Nickel Thin Film, Method for Formation of the Nickel Thin Film, Ferromagnetic Nano-Junction Device, Method for roducing the Ferromagnetic Nano-Junction Device, Thin Metallic Wire, and Method for Formation of the Thin Metallic Wire (2008)
  • 発明者名: H.Kaiju, M.Ishimaru, Y.Hirotsu, A.Ono, A.Ishibashi
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 特許,US-2010-0266868
  • 出願年月日: 2008-08-28
• [産業財産権] ニッケル薄膜およびその形成方法ならびに強磁性ナノ接合およびその製造方法ならびに金属細線およびその形成方法 (2008)
  • 発明者名: 海住英生、石丸学、弘津禎彦、小野明人、石橋晃
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-534258
  • 出願年月日: 2008-08-28