プレーナ型強磁性トンネル接合を用いた集積磁気メモリの設計

フォトリソグラフィ、及び電子ビームリソグラフィによりパターン加工したNi薄膜を原子間力顕微鏡(AFM)局所酸化法によりバリア部分を直接加工し,プレーナ型Ni/NiO/Ni強磁性トンネル接合を作製することを試みた.この実験を遂行するにあたり,AFM局所酸化法を用いたナノ酸化物の形成条件や形成過程に関して以下の知見を得た.(1)電界解析法を用いてAFM局所酸化における印加電圧依存性を解析した.その結果,10^<-7>V/m程度の電界強度が酸化しきい値であることが明らかとなった.(2)微細な加工を実現するためには曲率半径の小さいカンチレバーを用いることが有効であり,カーボンナノチューブを備えたカンチレバーなどは超微細加工に有効であることが示唆された.電気的特性の良好なプレーナ型強磁性トンネル接合の実現には至っていないが,リソグラフィによるパターン加工を含め試料作製プロセスをほぼ確立することができた.微小プレーナ型強磁性トンネル接合におけるクーロンブロッケイド領域での電流電圧特性,TMR効果,それらのゲート電圧依存性などをモンテカルロ法により解析し,電極サイズが電流電圧特性,トンネル磁気抵抗効果(TMR)特性に与える影響を検討した.また,これまではキャパシタンス結合型強磁性トンネル接合を基準に特性評価や素子設計を行ってきたが,固定電荷の影響を受けにくいために動作点の変動が抑制されることが期待される抵抗結合型強磁性トンネル接合3端子素子を提案するとともに,その基礎特性を明らかにした.

フォトリソグラフィ、及び電子ビームリソグラフィによりパターン加工したNi薄膜を原子間力顕微鏡(AFM)局所酸化法によりバリア部分を直接加工し,プレーナ型Ni/NiO/Ni強磁性トンネル接合を作製することを試みた.この実験を遂行するにあたり,AFM局所酸化法を用いたナノ酸化物の形成条件や形成過程に関して以下の知見を得た.(1)電界解析法を用いてAFM局所酸化における印加電圧依存性を解析した.その結果,10^<-7>V/m程度の電界強度が酸化しきい値であることが明らかとなった.(2)微細な加工を実現するためには曲率半径の小さいカンチレバーを用いることが有効であり,カーボンナノチューブを備えたカンチレバーなどは超微細加工に有効であることが示唆された.電気的特性の良好なプレーナ型強磁性トンネル接合の実現には至っていないが,リソグラフィによるパターン加工を含め試料作製プロセスをほぼ確立することができた.微小プレーナ型強磁性トンネル接合におけるクーロンブロッケイド領域での電流電圧特性,TMR効果,それらのゲート電圧依存性などをモンテカルロ法により解析し,電極サイズが電流電圧特性,トンネル磁気抵抗効果(TMR)特性に与える影響を検討した.また,これまではキャパシタンス結合型強磁性トンネル接合を基準に特性評価や素子設計を行ってきたが,固定電荷の影響を受けにくいために動作点の変動が抑制されることが期待される抵抗結合型強磁性トンネル接合3端子素子を提案するとともに,その基礎特性を明らかにした.