Fe系金属薄膜の界面超微細磁気構造の解析

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Fe系金属薄膜(強磁性トンネル接合薄膜)の界面超微細磁気構造を明らかにし、高特性の磁気抵抗効果材料開発の知見を得る目的で内部転換電子メスバウァー効果(CEMS)を用いて界面超微細磁気構造の解析を行うことを目的として本年度は以下の研究を行った。Fe(Co)/AlO_X/Fe接合においてAFMにより界面平坦性を検討し、さらにメスバウァー効果を用いて接合界面のFeの超微細構造を調べ界面構造と磁気抵抗効果との関係を考察することを目的として実験を行った。イオンビームスパッタリング(IBS)法及び分子線エピタキシー(MBE)法によりガラス、Mg0(001)、サファイア(1120)基板上にメタルマスクを用いて強磁性トンネル接合を作製した。まず、作製法および基板の違いによる下部電極とA1の自然酸化後の表面平坦性をAFM観察により検討した。その結果、IBS法を用いてガラス基板上に作製した下部電極が最も平坦であることが分かった。また、絶縁層を自然酸化法に及びAlO_X絶縁層の直接堆積法により作製し、比較した。さらに各接合と同一条件で下部電極Fe層の界面に^<57>Feをenrichした試料を作製し、CEMSの測定を行った。磁気抵抗効果は直流四端子法により測定した。また、VSMによって磁化測定を行った。MBE法で作製した接合では負の抵抗値を示し、IBS法で作製したガラス基板上の接合では約3%の磁気抵抗変化率を示した。また、AlO_X絶縁層の直接堆積による接合では10%以上の磁気抵抗変化率が得られた。CEMSによる界面超微細磁気構造の解析結果、A10_X絶縁層の直接堆積による接合界面では酸化物などの不純物を含まない最も良好な界面であることがわかり、界面Feは純Feと同等な内部磁場を示すことが示された。このことから磁気抵抗変化率は界面平坦性及び界面磁性層の磁気構造に依存することが明らかとなった。