酸化物絶縁体超薄膜の生成とトンネル効果を利用した量子スピンデバイスの基礎研究

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1.薄膜作成装置の改良スパッタリングによるアルミニウム薄膜の作製及び薄膜表面の酸素プラズマ中での放電酸化が同一真空中で行えるように薄膜作製装置の改良を行った.その結果,アルミニウム薄膜の作製後,試料を大気にさらすことなく放電酸化させることが可能となった.アルミニウム薄膜の表面を酸素圧力40mTorrで安定に放電酸化させることができた.2.アルミニウム薄膜の作成条件の最適化アルゴン圧を1〜30mTorrの間で変化させてアルミニウム薄膜の成長過程における電気抵抗のその場測定を行った.その結果,アルゴン圧力が低いほど薄い膜厚で島状膜から連続膜に変化する事がわかった.アルゴン圧力1mTorrでは約20オングストロームの膜厚で連続なアルミニウム薄膜が得られることがわかった.3.酸化アルミニウム薄膜を用いたトンネル接合の作製放電電力,酸化時間を変化させてアルミニウム薄膜の表面を放電酸化させ,NiFe/Al_2O_3/Coの3層膜からなるトンネル接合を作製した.放電電力約10W,酸素圧力40mTorr一定とし,放電酸化時間を1〜30分の間で変化させた.その結果,酸化時間の減少に伴いトンネル抵抗は減少した.大気中酸化の場合に較べ,同一放電条件で酸化した場合,試料のトンネル抵抗値のばらつきを低く抑える事ができた.磁気抵抗効果を測定した結果約0.7%の磁気抵抗比が得られた.この結果はトンネル磁気抵抗効果を示す試料の生成効率の向上に役立つ.