ナノサイズ磁気ドット列の作製とその磁気抵抗効果

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650708
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 有田 正志 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20222755)
• Keywords: トンネル接合 / ナノ磁性体ドット列 / グラニュラー薄膜 / 磁気抵抗効果 / 電子顕微鏡 / トンネル顕微鏡

Research Abstract

ナノサイズ磁性ドット列を作製し、微小トンネル接合の電気伝導特性を調べることが目的である。研究初年度は、主に研究遂行のための要素技術開発を行なった。
(1)ドット列作製のための磁性針形成:粉状マスク材を用いたイオンスパッタ法(イオンシャドー法)により、長さ50μm・曲率半径5〜20nmの磁性・非磁性金属および半導体探針を得た。ビデオ画像を用いたプロセス解析を行なう事で、上記形状を安定して得られるようになった。この技術により、先端100nm程度が磁性体の非磁性複合探針を作製できた。つまり電子顕微鏡(TEM)内で磁性ドット作製が可能になった。
(2)TEM内電気測定ホールダの作製:磁気抵抗(MR)測定を行ないながらのTEM観察が可能になった。NiFe薄膜のその場観察により、薄膜内部の磁化分布と電気抵抗の関係を視覚的にとらえた。
(3)ドット形成用TEMホールダの作製:簡易型TEM用STMヘッドを設計・作製した。粗動:数百μm、微動:10μm、位置精度:数nmであり、TEM観察と同時にドット形成ができる。2つの測定回路を持ち、ドット・探針間、ドット・ドット間の抵抗測定が行なえる。金探針によるナノドット形成に成功した。また購入したSTM計測系を用いて、トンネル電流を確認した。
(4)エピタキシャルFe-MgOグラニュラー膜のMR測定:磁性ドット列との比較試料としてグラニュラー膜の結晶成長・電気特性について調べた。30nmの膜厚まではエピ成長をしたが、それ以上では多結晶膜となった。Fe格子とより整合性のよい絶縁体をもちいなければ、良好な厚いエピ膜の得られないことが判明した。
(5)エピタキシャルYb酸化膜の結晶成長:他の比較試料としてトンネル接合膜がある。通常用いられるアルミナの代わりに、Ybの自然酸化物を考えている。岩塩上に良好なエピタキシャルYb膜の作製できることが判った。

Research Products

• [Publications] 広瀬龍介: "イオンシャドー法による探針作製手法の開発"Proceedings for Symposium on Advanced Research of Energy Technology. 399-404 (2002)
• [Publications] K.Hamada: "In-situ experiment of MR measurement and Lorentz microscopy on NiFe films"Proceedings for Symposium on Advanced Research of Energy Technology. 415-416 (2002)
• [Publications] 有田正志: "Ybエピタキシャル薄膜の作成とその酸化"Proceedings for Symposium on Advanced Research of Energy Technology. 377-381 (2002)
• [Publications] 有田正志: "La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3薄膜の微細構造"まてりあ(Materia Japan). 40・12. 1017 (2002)
• [Publications] M.Arita: "Morphological study of Cr smoke particles with A15 structure"Philosophical Magazine A. 80・6. 1597-1612 (2002)