スピンバッテリーの強磁性共鳴を用いた動作実証

利用铁磁共振演示旋转电池的运行

• 批准号: 16656003
• 负责人: 久保田 均
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2005)Tohoku University (2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656003/
• 关键词: スピンバッテリー; 強磁性共鳴; スピン注入; スピン緩和; CoFe; NiFe; CoFeB; スピン拡散長; 強磁性トンネル接合; イオンエッチング; 電子線リソグラフィ; 集束イオンビーム; 非弾性電子トンネル分光; スピンポンピング

本年度は強磁性共鳴によるスピンバッテリーの動作を実証するために,下記の二種類の素子を作製してその素子評価を行った.(1)強磁性体/非磁性体/強磁性体によるスピン注入とスピン緩和強磁性体(CoFe,5nm)/非磁性体(Cu,5nm)/強磁性体(F,5nm)積層構造を作製し,強磁性共鳴を用いてスピン注入を行った.ここでFはCoFeB,Co_2MnAl,NiFeと変化させた.印加磁界強度を変化させることにより個々の強磁性体を独自に共鳴させることができるため,任意の方向へのスピン注入が実現できた.このときの強磁性体の共鳴線幅の変化から中間の非磁性体に注入されたスピンの緩和を評価した.スピンエミッタがCoFeの場合,対向電極がCoFeB,Co_2MnAl,NiFeの順で共鳴線幅が減少し,スピン蓄積量が増大することがわかった.またNiFeの膜厚を変化させたときの共鳴線幅の変化を測定し,NiFe内のスピン拡散長が3nmであることを実験的に示した.これらの結果より,積層構造の最適化によりスピンバッテリーは原理的に実現可能であることを明らかにした.(2)平面構造CoFeB/I/Al_<94>Si_6/I/CoFeB二重接合による非局所スピン注入Al_<94>Si_6を下部電極とする平面構造CoFeB/I/Al_<94>Si_6/I/CoFeB二重接合を作製した.電子線リソグラフィによる高品位微細素子作製技術を確立し,150nmx250nmの接合面積において7x10^3Ωμmの抵抗を持つ素子を作製することに成功した.この素子において上部CoFeB第一電極からのAl_<94>Si_6電極への非局所スピン注入による電圧変化を上部CoFeB第二電極により測定することに成功した.

This year は strong magnetic resonance に よ る ス ピ ン バ ッ テ リ ー の action を card be す る た め に, remember の under two kinds の element system を son し て そ の element child review 価 を line っ た. (1) strong magnetic body/non-magnetic body/strong magnetic body に よ る ス ピ ン injection と ス ピ ン moderate strong magnetic body (CoFe, 5 nm)/non-magnetic body (Cu, 5 nm)/strong magnetic body (F, 5 nm) system し を laminated structure, strong magnetic resonance を with い て ス ピ ン injection line を っ た. こ こ で F は CoFeB, Co_2MnAl, NiFe と variations change さ せ た. Inca を magnetic boundary strength variations change さ せ る こ と に よ り a 々 の strong magnetic body を に alone resonance さ せ る こ と が で き る た め, arbitrary direction of の へ の ス ピ ン injection が be presently で き た. こ の と き の strong magnetic body の chord line width の variations change か ら middle の non-magnetic body に injection さ れ た ス ピ ン の ease を review 価 し た. ス ピ ン エ ミ ッ タ が CoFe の occasion Polices to electrode が CoFeB, Co_2MnAl NiFe の shun で chord line width が reduce し, ス ピ ン volume が raised large す る こ と が わ か っ た. ま た NiFe の film thickness を variations change さ せ た と き の chord line width の - を determination し, NiFe inside の ス ピ ン company, taking long が 3 nm で あ る こ と を be 験 に し in た. こ れ ら の Results よ り, laminated structure の optimization に よ り ス ピ ン バ ッ テ リ ー に は principle may be presently で あ る こ と を Ming ら か に し た. (2) the surface structure of CoFeB/I/Al_ < 94 > Si_6 / I/CoFeB double joint に よ る the bureau ス ピ ン injection Al_ < 94 > Si_6 を bottom electrode と す る plane construction Co FeB/I/Al_<94>Si_6/I/CoFeB double bonding を fabrication た た. Electronic line リ ソ グ ラ フ ィ に よ る high grade fine grain as を established し system technology, 150 nmx250nm の joint area に お い て 7 x10 ^ 3 Ω microns の resistance を を son hold つ element system す る こ と に successful し た. こ の element child に お い て CoFeB first upper electrode か ら の Al_ < 94 > Si_6 electrode へ の the bureau ス ピ The second electrode of the CoFeB at the upper part of the を was <s:1> injected with a による voltage change によ and the する た とに was successfully determined by た た.

项目成果

Time-resolved magnetization precession and reversal dynamics investigated using tunneling current and Kerr effect

使用隧道电流和克尔效应研究时间分辨磁化进动和反转动力学

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 272-276
• 作者: E.Toratani;M.Kamata;M.Obara;Y.Ohtera;T.Sato;T.Aoyama;S.Kawakami;Yasuo Ando
• 通讯作者: Yasuo Ando

CO+NH_3 plasma etching for magnetic thin films

磁性薄膜的CO NH_3等离子体刻蚀

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 272-276
• 作者: E.S.Otabe;I.Kohno;M.Kiuchi;T.Matsushita;T.Nomura;T.Motohashi;M.Karppinen;H.Yamauchi;S.Okayasu;Y.Sasaki;Hitoshi Kubota
• 通讯作者: Hitoshi Kubota

Co_2MnAl ホイスラー合金を用いた強磁性トンネル接合

使用Co_2MnAl Heusler合金的铁磁隧道结

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本応用磁気学会誌 28
• 作者: Miyaura;N.;K.Kuratani;T.Asari;中田 淳
• 通讯作者: 中田 淳

Large Magnetoresistance in Magnetic Tunnel Junctions Using Co-Mn-Al Full Heusler Alloy

• DOI: 10.1143/jjap.43.l984
• 发表时间: 2004-07
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: H. Kubota;J. Nakata;M. Oogane;Y. Ando;A. Sakuma;T. Miyazaki

Nanofabrication of magnetic tunnel junctions by using electron beam lithography

使用电子束光刻技术纳米制造磁隧道结

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Magn.Magn.Mater. 272-276
• 作者: K.Hamamoto;Y.Tanaka;T.Watanabe;N.Sakaya;M.Hosoya;T.Shoki;H.Sugahara;N.Hishinuma;H.Hada;H.Kinoshita;T.Niizeki
• 通讯作者: T.Niizeki