面内規則配列を有する自己組織化ナノ構造薄膜の作製とスピンデバイスへの適用

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22246078
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 東北学院大学 (2011-2012); 東北大学 (2010)
• 研究代表者: 土井 正晶 東北学院大学, 工学部, 教授 (10237167)
• 研究分担者: 佐橋 政司 東北大学, 工学研究科, 教授 (20361123) ; 三宅 耕作 東北大学, 工学研究科, 助教 (20374960) ; 今村 裕志 独立法人産業技術総合研究所, 主任研究員 (30323091)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 電子・磁気物性 / スピンエレクトロニクス

研究概要

エピタキシャル Alternate Monatomic Layered (AML)磁性体/非磁性体界面のスピン依存界面抵抗に着目し、中間層材料を変えた CPP(Current Perpendicular to Plane) GMR 素子を試作し、Ag 中間層を用いた場合に、0.84 の大きな γ 値が得られること、またその MR 特性は、 AML 膜厚 5nm で面積抵抗変化量△RA が 3mΩμm2以上、 MR 比>5%が得られることを見出した。 また、 アンドレーフ反射法によって AML Fe/Co 薄膜のスピン分極率が 0.60 であることを実験的に検証し、規則度の増加によるスピン分極率の増加を確認した。これらの結果から 高 MR を有するナノコンタクト MR 素子に対する材料設計指針を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Spin Polarization of Alternate Monatomic Epitaxial [Fe/Co]n Superlattice (2012)
  • 著者名/発表者名: I. C. Chu, M. Doi, M Sahashi, A. Rajanikanth, Y. Takahashi, and K. Hono
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51 ページ: 093006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of magnetoelectric effect in ultrathin Cr_2O_3/Fe_2O_3 nano-oxide layer by training effect (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Shimomura, K. Sawada, T. Nozaki, M. Doi, M. Sahashi
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 巻: 101 ページ: 012403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modification of Magnetic Nanocontact Structure by a Bias-Voltage-Induced Stress and Its Influence on Magnetoresistance Effect in TaOx Nano-Oxide Layer Spin Valve (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyake, Y. Saki, A. Suzuki, S. Kawasaki, M. Doi, and M. Sahashi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of microwave oscillation under angled in-plane magnetic field in ferromagnetic nano-contact spin-valves (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Suzuki, Tetsuya Nakamura, Hiroaki Endo, Masaaki Doi, Hiroshi Tsukahara, Hiroshi Imamura, Hiromi N. Fuke, Susumu Hashimoto, Hitoshi Iwasaki, and Masashi Sahashi
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 巻: 99 ページ: 092507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-transfer induced microwave oscillation in spin valves with ferromagnetic nano-contacts in oxide spacer layer (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Doi, H. Endo, K. Shirafuji, S. Kawasaki, M. Sahashi, H. N. Fuke, H. Iwasaki and H. Imamura
  • 雑誌名: J. Phys. D, Fast Track Communication 巻: 44 ページ: 092001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-transfer torque driven ferromagnetic resonance in nano-contact magnetoresistive devices and its characteristics (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Okutomi, K. Miyake, M. Doi, H. N. Fuke, H. Iwasaki, and M. Sahashi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 109 ページ: 07C727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin scattering asymmetric coefficients and enhanced specific interfacial resistance of fully epitaxial current-perpendicular-to-plane giant magnetoresistance spin valves using alternate monatomic layered [Fe/Co]n and a Ag spacer layer (2011)
  • 著者名/発表者名: J. W. Jung, R. Shiozaki, M. Doi, and M. Sahashi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 109 ページ: 07C510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the stress current on spin-torque-oscillator with NCMR-SV devices (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, M. Doi, S. Hashimoto, H. Iwasaki, M.Sahashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: 47 ページ: 3377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency modulation of a Nano-oxide layer-based spin-torque oscillator with FeCo nanocontacts (2011)
  • 著者名/発表者名: Muftah Al-Mahdawi, M. Doi, S. Hashimoto, H. N. Fuke, H. Iwasaki, M. Sahashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: 47 ページ: 3380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidation and annealing process: morphological change and nanocontact MR in spin valves with FeCo-AlOx NOL spacer (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiokawa, M. Shiota, Y. Watanabe, T. Otsuka, M Doi, M. Sahashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: 47 ページ: 3470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin dynamics in ferromagnetic resonance for nano-sized magnetic dot arrays: metrology and insight into magnetization dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: SeungMo Noh, D. Monma, K. Miyake, M. Doi, T Kaneko, H. Imamura, M. Sahashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: 47 ページ: 2387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Feature of Current-Induced Microwave Oscillation in Nano-contacts Magnetoresistive Devices after High -TemperatureAnnealing (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, H. Suzuki, Y. Okutomi, M. Doi, H. N. Fuke, H. Iwasaki, and M. Sahashi
  • 雑誌名: IEEE TRANS. MAGN. 巻: 46 ページ: 2212-2215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous temperature dependence of training effect in specular spin valve using ultrathin Cr2O3-nano-oxide layer with magnetoelectric effect (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Sawada, N. Shimomura, M. Doi, and M. Sahashi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 107 ページ: 09D713
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fe/AlOx-NOLを用いた NCMR 素子におけるマイクロ波発振の特徴 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中俊行,遠藤広明,土井正晶,福家ひろみ,岩崎仁志, 佐橋政司
  • 雑誌名: 日本磁気学会誌 巻: 34 ページ: 297
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of partially substitution of Dy for Nd-Fe-B / Nd-Cu thin films on the structure and magnetic properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hatayama
  • 学会等名: 12th Joint MMM/Intermag Conference
  • 発表場所: Chicago, USA.
  • 年月日: 2013-01-17
• [学会発表] Effect of non-magnetic layer on the magnetization process for Nd-Fe-B thin films and circular dots (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Iwama
  • 学会等名: 12th Joint MMM/Intermag Conference
  • 発表場所: Chicago, USA.
  • 年月日: 2013-01-17
• [学会発表] Magnetization reversal behavior of FePt/MgO/FePt thin film (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Iwama
  • 学会等名: ICM
  • 発表場所: Busan, Korea.
  • 年月日: 2012-07-13
• [学会発表] FePt/MgO/FePt 円形ドット試料の磁区構造観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩間弘樹
  • 学会等名: 日本金属学会 2011年秋季講演大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] Large currentperpendicular-to-plane giant magnetoresistance by enhanced interfacial specific resistance at Fe/Ag interface (2011)
  • 著者名/発表者名: 鄭 鎮源
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学 小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] NCMR 素子におけるコヒーレント高出力マイクロ波発振 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村徹哉
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学 小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Spin Torque Oscillation on Nano-constriction Structured Spin-valve Thin Films (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Doi
  • 学会等名: 5thInternational Workshop on Spin Currents
  • 発表場所: Sendai International Center, Sendai
  • 年月日: 2011-07-27
• [学会発表] Coherent and High-powered Microwave Excitation in NCMR Spin-Torque Oscillator (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference
  • 発表場所: International Convention Center, Taipei
  • 年月日: 2011-04-28
• [学会発表] Oxidation and Annealing Process; Morphological Change and Nano-Contact MR in Spin Valves with FeCo-AlOx NOL Spacer (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Shiota
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference
  • 発表場所: International Convention Center, Taipei
  • 年月日: 2011-04-28
• [学会発表] Dependence of Nano-Contacts Magnetoresistance on bulk scattering spin asymmetry in Co1-xFex alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Otsuka
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference
  • 発表場所: International Convention Center, Taipei.
  • 年月日: 2011-04-26
• [学会発表] Onset of Spin-ScatteringAsymmetry for Nano-Contacts in IonAssisted-Oxidation NCMR Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiokawa
  • 学会等名: 55th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Spin-Transfer-Torque-Driven Ferromagnetic Resonance in the Nano-Contact Magnetoresistive Device and its Characteristics (2010)
  • 著者名/発表者名: Y Okutomi
  • 学会等名: 55th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Spin asymmetric interfacial resistance of fully epitaxial alternate monatomic layered [Fe/Co]n with Fe/Ag interface in CPP-GMR spin valve devices (2010)
  • 著者名/発表者名: J.W. Jung
  • 学会等名: 55th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] FeCo-AlO_xNOL 系ナノ接点の形成過程と磁気抵抗 (2010)
  • 著者名/発表者名: 塩田芽実
  • 学会等名: 2010 年秋季 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学・長崎県
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Co_2Cr_<0.1>Fe_<0.9>Si ホイスラー合金を用いたナノコンタクトのスピン非対バルク散乱 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大塚尚彦
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学・長崎県
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Large spin scattering asymmetry of fully epitaxial film with alternate monatomic layered [Fe/Co]n using Ag and Cu spacer in CPP-GMR-SVs (2010)
  • 著者名/発表者名: J. W. Jung
  • 学会等名: 第34回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場・茨城県
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] イオンアシスト成膜による反強磁性 Cr_2O_3 薄膜の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 下村直樹
  • 学会等名: 第34回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場・茨城県
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] NCMR of Full-Heusler Co_2Cr_<0.1>Fe_<0:9>Si alloy with AlO NOL (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiokawa
  • 学会等名: Joint European Magnetic Symposia (JEMS) 2010
  • 発表場所: Krakow, Poland.
  • 年月日: 2010-08-25
• [学会発表] Large spin scattering asymmetry of fully epitaxial _lm with Alternated Monatomic [Fe/Co]_n layered CPP-GMR spin valve devices (2010)
  • 著者名/発表者名: J. W. Jung
  • 学会等名: Joint European Magnetic Symposia (JEMS) 2010
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Response of Nano- Contact Magneto-resistive Spin Torque Oscillation to an Injected Microwave Current (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Al-Mahdawi
  • 学会等名: Joint European Magnetic Symposia (JEMS) 2010
  • 発表場所: Krakow, Poland.
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Rectifying characteristics of radio-frequency current in the Nano-Contact Magnetoresistive device (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Okutomi
  • 学会等名: Joint European Magnetic Symposia (JEMS) 2010
  • 発表場所: Krakow, Poland.
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Pillar Size/Shape Influence on Damping Constant in Field Generating Layer of STO for MAMR Writing Head (2010)
  • 著者名/発表者名: S. M. Noh
  • 学会等名: ISAMMA 2010
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-16
• [学会発表] Spin Torque Microwave Oscillation on Spin-valve Elements with Ferromagnetic Nano-contacts (Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Doi
  • 学会等名: ISAMMA 2010
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Improvement of MR ratio by high DC bias voltage application in TaOx-NOL NCMR spin-valve (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Miyake
  • 学会等名: ISAMMA 2010
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] Ion Assisted Oxidation Process in AlOx NOL for Nanocontacts MagnetoResistive Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiokawa
  • 学会等名: ISAMMA 2010
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] Demonstration of magnetoelectric effect in ultrathin Cr_2O_3/Fe_2O_3 nanooxide layer by training effect (0)
  • 著者名/発表者名: N. Shimomura
  • 学会等名: The 2nd International conference of the AUMS
  • 年月日: 00001004