磁性合金ナノドットハイブリッド集積によるスピン物性制御と新機能メモリ応用

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本研究では、異なるサイズのFePtナノドット二層構造において、外部磁場印加方向が局所電気伝導特性に及ぼす影響を評価した。具体的には、p-Si(100)基板上に膜厚~2.0nmの熱酸化膜を形成後、EB蒸着によりFe薄膜(膜厚~0.9nm)とPt薄膜(膜厚~1.1nm)の積層膜を形成し、60MHz高周波電力の誘導結合により励起・生成した高密度水素プラズマを用いて平均高さ~5.1nmのFePtナノドットを形成した。その後、EB蒸着によりSiOX薄膜(~2.0nm)堆積を行い、引き続き、Pt(~2.8nm)/Fe(~2.3nm)積層膜のH2-RP処理により平均高さ~7.9nmのFePtナノドットを形成し、Si基板裏面に、Alコンタクト層を蒸着形成した。形成した2層構造の局所電気伝導特性を、非磁性RhコートSiカンチレバーを用いて評価した結果、初期状態では、Tipバイアス-7.0V近傍で電流レベルの増大が認められ、4.5kOeの磁場を面直方向に印加した場合においては、大幅な電流レベルの増大・しきい値電圧の低下が認められた。その後、逆方向磁場を0.5kOe印加した場合、非印加時に比べ僅かに電流値が減少することが分かった。また、初期外部磁場と逆向きの外部磁場1.5kOeを印加した場合では、顕著な変化は認められないものの、2.5kOe以上印加した際、再び大幅な電流レベルの増大・しきい値電圧の低下が認められた。これらの結果は、I-V特性が上下のドットの磁化の平行、反平行により大きく変化し、保磁力の小さなドットの磁化状態を制御することで電子輸送の制御が可能であることを示している。