スピン及び磁壁位置変調による磁気抵抗センサの高機能化

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360153
• 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: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 岩田 聡 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (60151742)
• 研究分担者: 加藤 剛志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50303665)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 磁気センサ / 巨大磁気抵抗効果 / スピンバルブ構造 / 磁歪現象 / 歪みセンサ / 磁化方位変調方式 / 磁壁位置変調方式

研究概要

巨大磁気抵抗効果を示すスピンバルブ膜を利用した3種類の磁気センサの開発を行った｡磁化方位変調型の磁気センサでは，磁化自由層の磁化方位をAl導線の作る交流磁界で振動させるとともに，GMR素子の出力と交流磁界の電圧波形を乗算器で掛け合わせることで，約4mOeの検出感度が得られた｡磁壁位置変調方式のセンサに関しては，磁性細線に切り欠きを設けることで，磁壁位置を固定することに成功した。歪みセンサでは，磁歪の逆効果による磁気異方性の変化を，磁化自由層の磁化方位を交流磁界で振動的に変化させたときの振幅の変化として検出することに成功した｡±5×10-4の歪みに対して，ほぼリニアな出力が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Pulse width and temperature dependences of critical current density of spin transfer torque switching amorphous GdFeCo for thermally assisted MRAM (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Dai, T. Kato, S. Iwata, S. Tsunashima
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: vol. 49, no. 7 ページ: 4359-4362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of magnetic properties of MnGa films by Kr+ ion irradiation for application to bit patterned media (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Oshima, T. Kato, S. Iwata, S. Tsunashima
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: vol. 49, no. 7 ページ: 3608-3611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of bit boundary in ion irradiation planer patterned CrPt3 using dark-field transmission electron microscope (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Oshima, E. Suharyadi, T. Kato, S. Iwata
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mat 巻: vol. 324 ページ: 1617-1621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Magnetic Properties of MnBiCu Thin Films by Kr+ Ion Irradiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. Xu, R. Kanbara, T. Kato, S. Iwata, and S. Tsunashima
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: vol. 111 ページ: 07B906-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Perpendicular anisotropy and Gilbert damping in sputtered Co/Pd multilayers (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, Y. Matsumoto, S. Okamoto, N. Kikuchi, S. Iwata, O. Kitakami, S. Tsunashima
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: vol. 48, no. 11 ページ: 3288-3291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin transfer torque switching of amorphous GdFeCo with perpendicular magnetic anisotropy for thermally assisted magnetic memories (2012)
  • 著者名/発表者名: B.Dai, T.Kato, S.Iwata and S.Tsunashima
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: vol. 48, no. 11 ページ: 3223-3226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bit patterned structure fabricated by Kr+ ion irradiation onto MnBiCu films (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. Xu,R. Kanbara,T. Kato,S. Iwata, and S. Tsunashima
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: vol. 48, no. 11 ページ: 3406-3409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the free-layer domain structure on domain-wall displacing type field sensors (2011)
  • 著者名/発表者名: G. A. Wang, Y. Masuda, T. Kato, S. Iwata
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: vol. 109, no. 7 ページ: 07E523-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Switching Field Distribution of Planar Patterned CrPt3 Nanodots Fabricated by Ion Irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Suharyadi, D. Oshima, T. Kato, S. Iwata
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: vol. 109, no. 7 ページ: 07B771-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time resolved magnetization dynamics and damping constant of sputtered Co/Ni multilayers (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, Y. Matsumoto, S. Okamoto, N. Kikuchi, O. Kitakami, N. Nishizawa, S. Iwata
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: vol. 47, no. 10 ページ: 3036-3039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-drift giant magnetoresistive field sensor using modulation of free-layer magnetization direction (2011)
  • 著者名/発表者名: G. A. Wang, S. Arai, T. Kato, and S. Iwata
  • 雑誌名: J. Phys. D : Appl. Phys 巻: vol. 44, no. 23 ページ: 235003-1-5
  • 査読あり
• [学会発表] Perpendicular anisotropy and Gilbert damping constant of Co/Pt multilayers (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Adachi, T. Kato, S. Okamoto, N. Kikuchi, O. Kitakami, S. Iwata
  • 学会等名: Magnetics and Optics Research International Symposium 2013
  • 発表場所: Saitama, Japan
  • 年月日: 2013-12-02
• [学会発表] MBE成長したAg添加FePt, FePd膜の構造と磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 徳岡良浩, 瀬戸陽介, 池田遼太, 加藤剛志, 岩田聡
  • 学会等名: 第37回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学工学部, 北海道
  • 年月日: 2013-09-03
• [学会発表] GMR素子を用いた歪みセンサ (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤弘晃, 金虎, 加藤剛志, 岩田聡
  • 学会等名: 第37回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学工学部,北海道
  • 年月日: 2013-09-03
• [学会発表] Ion beam irradiation for the fabrication of planer bit patterned media (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, D. Oshima, M. Tanimoto, S. Iwata, S. Tsunashima
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research
  • 発表場所: Jeju island, South Korea
  • 年月日: 2013-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Patterning of magnetic films by ion irradiation for ultra high density data storage (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, D. Oshima, M. Tanimoto, S. Iwata, S. Tsunashima
  • 学会等名: 2nd International Congress on Advanced Materials
  • 発表場所: Zhenjiang, China
  • 年月日: 2013-06-16
• [学会発表] Control of magnetic properties of MnGa films by Kr+ ion irradiation for application to bit patterned media (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Oshima, T. Kato, S. Iwata, S. Tsunashima
  • 学会等名: 12th Joint MMM/Intermag Conference
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2013-01-14
• [学会発表] Planar bit patterned media fabricated by ion beam irradiation (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, D. Oshima, M. Tanimoto, Q. Xu, S. Iwata, S. Tsunashima
  • 学会等名: 2012 Energy Materials Nanotechnology Fall Meeting
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2012-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetic strain sensor using GMR devices (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, H. Kim, T. Kato, S. Iwata
  • 学会等名: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies 2012
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2012-10-02
• [学会発表] 磁気抵抗効果を利用したマイクロ磁気センサーの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田代健二, 加藤剛志, 岩田聡
  • 学会等名: 平成24年度電気関係学会東海支部連合大会
  • 発表場所: 豊橋技科大, 愛知
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Magnetization dynamics in magnetic multilayers with perpendicular anisotropy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, Y. Matsumoto, S. Okamoto, N. Kikuchi, S. Iwata, O. Kitakami
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research 2012
  • 発表場所: Seoul Palace Hotel, South Korea
  • 年月日: 2012-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] Spin transfer torque switching of amorphous GdFeCo with perpendicular magnetic anisotropy for thermally assisted magnetic memories (2012)
  • 著者名/発表者名: B.Dai, T.Kato, S.Iwata and S.Tsunashima
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference 2012
  • 発表場所: Vancouver Convention Center, Canada, BT-12
  • 年月日: 2012-05-07
• [学会発表] GMR及びTMR素子を利用した磁気センサの高感度化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田聡, 王国安, 加藤剛志
  • 学会等名: 電気学会全国大会(招待,シンポジウム講演)
  • 発表場所: 広島工業大学
  • 年月日: 2012-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] 磁気抵抗素子を利用した磁気センサの高性能化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田聡, 王国安, 加藤剛志
  • 学会等名: 日本磁気学会 第45回ナノマグネティックス専門研究会
  • 発表場所: 中央大,東京
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] Control of Magnetic Properties of MnBiCu Thin Films by Kr+ Ion Irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Q. Xu, R. Kanbara, T. Kato, S. Iwata, and S. Tsunashima
  • 学会等名: The 56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Scottsdale, Arizona, USA, DQ-03
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Reduction of the DC drifts in modulation type GMR field sensor (2011)
  • 著者名/発表者名: G. A. Wang, K. Tashiro, T. Kato, S. Iwata
  • 学会等名: 第35回日本磁気学会学術講演会, 朱鷺メッセ(新潟コンベンションセンター)
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] Low drift DC field sensor using modulation of magnetization direction in GMR device (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Wang, S. Arai, T. Kato, S. Iwata
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference 2011
  • 発表場所: Taipei, Taiwan, ET-03
  • 年月日: 2011-04-26
• [備考]
  • URL: http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/iwatalab/