磁性体/誘電体ハイブリッド不揮発性メモリの理論設計

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360014
• 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: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 白井 正文 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70221306)
• 研究分担者: 小田 竜樹 金沢大学, 数物科学系, 教授 (30272941)
• 連携研究者: 三浦 良雄 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (10361198)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 不揮発性メモリ / 強磁性体 / 表面・界面 / 磁気異方性 / 電界効果 / 第一原理計算

研究概要

不揮発性スピンメモリにおいて電界誘起磁化反転を利用したデータ書換えを確立するために、強磁性金属/酸化物積層薄膜における結晶磁気異方性とその電界効果の第一原理計算を行い、顕著な電界効果を発現する材料・構造を理論的に探索した。その結果、CoFe/MgO接合においてFe組成の増加に伴い界面磁気異方性が増大することを見出した。また、Fe/MgO界面にPtまたはPd単原子層を挿入することにより磁気異方性の電界依存性を増強できることを提案した。

研究成果

• [雑誌論文] The origin of perpendicular magneto-crystalline anisotropy in L10-FeNi under tetragonal distortion (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura, S. Ozaki, Y. Kuwahara, M. Tsujikawa, K. Abe, M. Shirai
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 25巻 ページ: 106005/1-9
  • DOI: DOI:10.1088/0953-8984/25/10/106005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced tunnel magnetoresistance in a spinel oxide barrier with cation site disorder (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sukegawa, Y. Miura, S. Muramoto, S. Mitani, T. Niizeki, T. Ohkubo, K. Abe, M. Shirai, K. Inomata, K. Hono
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86巻 ページ: 184401/1-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.86.184401
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles study of tunneling magnetoresistance in Fe/MgAl2O4/Fe (001) magnetic tunnel junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura, S. Muramoto, K. Abe, M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86巻 ページ: 024426/1-6
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.86.024426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface atomic structures and magnetic anisotropy of Fe and Pd/Fe monatomic films on Pd(001) (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ueno, M. Sawada, K. Furumoto, T. Tagashira, S. Tohoda, A. Kimura, S. Haraguchi, M. Tsujikawa, T. Oda, H. Namatame, M. Taniguchi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85巻 ページ: 224406/1-10
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.85.224406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of atomic monolayer insertions on electric-field-induced rotation of magnetic easy axis (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa, S. Haraguchi, T. Oda
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 111巻 ページ: 083910/1-4
  • DOI: DOI:10.1063/1.3703682
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles study on ballistic conductance in Co2MnSi/X/Co2MnSi (001) (X = Ag, Au, Al, V, Cr) trilayers (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura, K. Futatsukawa, S. Nakajima, K. Abe, M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84巻 ページ: 134432/1-6
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.134432
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of interfacial noncollinear magnetic structures on spin-dependent conductance in Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi magnetic tunnel junctions: A first-principles study (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura, K. Abe, M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 83巻 ページ: 214411/1-6
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.214411
  • 査読あり
• [雑誌論文] A comparative ab initio study on electric-field dependence of magnetic anisotropy in MgO/Fe/Pt and MgO/Fe/Au films (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa, S. Haraguchi, T. Oda, Y. Miura, M. Shirai
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 109巻 ページ: 07C107/1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3540677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric-field effects on magnetic anisotropy in Pd/Fe/Pd (001) surface (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Haraguchi, M. Tsujikawa, J. Gotoh, T. Oda
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 44巻 ページ: 064005/1-8
  • DOI: DOI:10.1088/0022-3727/44/6/064005
  • 査読あり
• [学会発表] Ab initio studies on half-metallic Heusler alloys: An outlook toward room-temperature applications (招 待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Shirai
  • 学会等名: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies 2012
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-10-02
• [学会発表] Interfacial magnetic anisotropy of junctions between Fe and transition-metal nitrides or carbides: A first-principles study (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa
  • 学会等名: 19th International Conference on Magnetism with Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: プサン(韓国)
  • 年月日: 2012-07-13
• [学会発表] A first-principles study on spin-dependent tunneling conductance in magnetic tunnel junctions with spinel-type MgAl2O4 barrier (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura
  • 学会等名: 19th International Conference on Magnetism with Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: プサン(韓国)
  • 年月日: 2012-07-12
• [学会発表] The origin of electric-field effects on magnetic anisotropy in FePd ultrathin film (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Oda
  • 学会等名: 19th International Conference on Magnetism with Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: プサン(韓国)
  • 年月日: 2012-07-09
• [学会発表] Magnetic anisotropy and its electric field effect of MgO/FeCo interfaces: A first principles study (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa
  • 学会等名: 9th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-06-01
• [学会発表] A first-principles study on magneto-crystalline anisotropy at interfaces of magnetic tunnel junctions(招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura
  • 学会等名: 9th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] First-principles study of magnetic anisotropy of MgO/FeCo interfaces and its electric-field effect (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference2012
  • 発表場所: バンクーバー(カ ナダ)
  • 年月日: 2012-05-10
• [学会発表] First-principles calculations of magneto-crystalline anisotropy in Co_2FeAl/MgO junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Shirai
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference 2012
  • 発表場所: バンクーバー(カナダ)
  • 年月日: 2012-05-10
• [学会発表] Ab initio study on magnetic anisotropy of L10-ordered alloy FeNi (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ozaki
  • 学会等名: 56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: ス コッツデール(米国)
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Electric-field modulation of magnetic anisotropy at surfaces and interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa
  • 学会等名: International Focus Workshop on Quantum Simulations and Design
  • 発表場所: ドレスデン(ド イツ)
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Magnetic anisotropy and its electric field effect in the magnetic films (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Oda
  • 学会等名: International Focus Workshop on Quantum Simulations and Design
  • 発表場所: ドレスデン(ドイツ)
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Electric field modulation of magnetic anisotropy in MgO/Fe-Pt thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa
  • 学会等名: 5th International Workshop on Spin Currents
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-07-27
• [学会発表] Electric field effects on magnetic anisotropy in MgO/Pt/Fe/Pt (001): A density-functional study (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa
  • 学会等名: 55th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: ア トランタ(米国)
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] Electric field effects on magnetic anisotropy of ferromagnetic/ dielectric film (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa
  • 学会等名: Psi-k Conference 2010
  • 発表場所: ベルリン(ドイツ)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Electric-field effect on the magnetic anisotropy of the ferromagnetic/dielectric films: A first-principles study (招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Oda
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications 2010
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Electric-field effect on magnetic anisotropy in the thin films: A first-principles study (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications 2010
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-07-15
• [産業財産権] 不揮発性磁気抵抗メモリ素子、不揮発性磁気抵抗メモリ装置、及び不揮発性磁気抵 抗メモリ素子の書き込み方法 (2012)
  • 発明者名: 小田竜樹、原口辰也
  • 権利者名: 国立大学法人 金沢大学
  • 産業財産権番号: 特許2012-163254
  • 出願年月日: 2012-07-24