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人工格子による超高感度光磁気センサ・メモリ創成

使用人工晶格创建超高灵敏度磁光传感器和存储器

基本信息

批准号：
02F00672
负责人：
川合知二
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

◆室温強磁性を示す(La, Ba)MnO_3歪み薄膜の作成およびデバイス応用レーザMBE法を用い、SrTiO_3単結晶基板上に(La_<1-x>Ba_x)MnO_3薄膜(x=0.10〜0.20)の極薄膜(厚さ20nm〜5nm)を作成する事により、強磁性転移温度が上昇し、室温でも強磁性を示すことを見出した。更に周波数シフト非接触磁気力顕微鏡(Frequency Shift Non Contact MFM)を適用し室温で数10nmサイズの強磁性分域が原子レベルで平坦な薄膜表面上に現れる様子の観察に成功した。これは室温で動作するスピンデバイス作成に道を開く成果である。さらにこの(La,Ba)MnO_3歪み薄膜のTCR(Thermal Coefficient of Resistivity:熱抵抗係数)を測定し、室温で約6%と巨大な値を示すことを見出した。同成果は赤外線センサーとして利用可能であり(通常使用されるシリコン半導体ベース材料でTCR=1-2%)、得られた薄膜をリソグラフィー(フォトリソグラフィーおよびイオンシャワーエッチング)を用い2次元アレイ(4×4素子:200μmサイズ)を作成し、赤外線センサーのプロトタイプを作成した。◆走査型プローブ顕微鏡を用いた、遷移金属酸化物のナノリソグラフィー上記(La, Ba)MnO_3を含む遷移金属酸化物は強相関電子系であり数十ナノメートルの領域内で電子相分離などの特異な現象が生じていると考えられており、数十ナノメートルサイズでデバイスを作成できれば強相関電子系に特有な新規な現象およびデバイス動作が可能であると考えられる。しかし遷移金属酸化物には有効なナノリソグラフィー技術は一般に無い。これに対して原子間力顕微鏡(AFM)を用い薄膜観察中に電圧を印加する事によりナノスケールでリソグラフィーが可能なことを示した。機能性酸化物薄膜形成の標準基板であるNbドープSrTiO_3単結晶、室温強磁性(La,Ba)MnO_3極薄膜、完全スピン分極Fe_3O_4薄膜材料に対して同手法を適用し、最小40nm幅のAFMリソグラフィーを達成した。

(La, Ba)MnO_3 <1-x>thin films (x=0.10 ~ 0.20) on SrTiO_3 single crystal substrates were prepared by MBE method. The ferromagnetic transition temperature increased. Frequency Shift Non Contact MFM (Frequency Shift Non Contact MFM) was successfully used to detect the particles in ferromagnetic domains at room temperature of several 10nm. This is the first time I've ever seen a woman who's been in a relationship with someone else. The Thermal Coefficient of Resistivity (TCR) of (La,Ba)MnO_3 thin films was measured at room temperature, and a large TCR value of about 6% was shown. The same results can be achieved by using infrared radiation (TCR=1-2% is usually used for semiconductor materials), obtaining thin films, and using two-dimensional (4×4 element:200μm) radiation. (La, Ba)MnO_3-containing migrating metal acid compounds are strongly correlated electron systems. In the field of electron phase separation, special phenomena occur. A number of new phenomena unique to strongly correlated electron systems are possible. There is no problem with migration of metal acids. The atomic force microscope (AFM) is used to detect the voltage in the film. The standard substrate for the formation of functional acid thin films is Nb, SrTiO_3 single crystal, room temperature ferromagnetic (La,Ba)MnO_3 thin films, and fully polarized Fe_3O_4 thin films. The same method is applied to the formation of AFM thin films with a minimum amplitude of 40nm.