強磁性金属/絶縁体積層構造における電流磁気効果

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本研究では次世代の高密度磁気記録ヘッドの応用、および磁気センサの高性能化に向け注目されている磁気抵抗効果(電流磁気効果)に着目し、新しく提案した強磁性金属/絶縁体構造の作製・評価を行い、高性能な素子作製のための有用な知見を得ることを研究目的とした。具体的には、強磁性金属層にFe、絶縁層にZnSeを用いた構造を検討した。ZnSeは半導体であるが、as-grownでは絶縁性を示すことが知られている。この構造における電流磁気効果を明きらかにすることを研究課題とした。本年度に得られた成果を項目ごとに以下に示す。1.絶縁層として提案したZnSe層を分子線エピタキシ-(MBE)装置を用いて、Fe薄膜上に堆積した。ZnSe層の膜厚は20nm程度から300nmとした試料を作製した。その結果、ZnSe層は極めて平坦性に優れたものであることがわかった。2.電気的特性の評価において、ZnSe層厚が20nm程度の試料ではZnSe層間のトンネル電流を観測した。一方、ZnSe層が200nm以上の試料では、測定した範囲においてZnSe層の絶縁性が確認された。3.これらの結果より、ZnSeが制御性よく平坦性に優れた堆積が可能であること、及び、ZnSeが強磁性金属薄膜に対する絶縁層として有用なことが明らかとなった。4.素子構造の検討として、微細構造における発熱防止を考察し、放熱を考慮した基板材料の選択により、高電流密度においても十分な電流磁気出力を得ることに成功した。