点接触伝導を用いたスピン偏曲電子注入による微小磁性体の磁化過程制御

利用点接触传导的自旋极化电子注入控制微磁性材料的磁化过程

• 批准号: 13750016
• 负责人: 能崎 幸雄
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750016/
• 关键词: 巨大磁気抵抗効果; 磁性薄膜; スピン依存型電子散乱; スピンデバイス; スピントランスファー; 点接触伝導

本研究により構築した精密三軸ピエゾプローブシステムの駆動特性を調べたとともに、本システムを用いた強磁性薄膜の微細加工技術について以下の成果を得た。1)作製した三軸ピエゾプローブシステムの駆動特性を調べるため、機械研磨により先鋭化したCoプローブをnmオーダの分解能で空間走査しながら、ガラス基板上に作製したAMRセンサーを用いてその漏洩磁界分布を測定した。その結果、Coプローブ先端を中心とする同心円状の等磁位曲線が観察され、50μmの移動範囲でピエゾアクチュエータの線形動作特性を確認した。2)電界研磨により先端半径が1μm以下に先鋭化されたPt-IrプローブをCo(50nm)薄膜表面から約10nm程度にまで近接させた後、幅20ns〜10μsのパルス電圧Vを両端に印加し電界蒸発による強磁性薄膜の微細加工を試みた。ただし、プローブ側を正極とした。原子間力顕微鏡を用いて観察した結果、V>5.0Vでは直径5.0μm程度のクレーター型のアンチドットを、2.0V<V<5.0Vの電圧範囲ではCo薄膜上に直径0.9μm、高さ100nmの円形ドットをそれぞれ形成することに成功した。3)1)と同様なPt-IrプローブをCo薄膜表面に点接触させた後、接合部にパルス電流(最大1.0A)を印加しエレクトロマイグレーションによる原子移動を利用した微細加工を試みた。プローブ先端径程度(1μm^2)の接合面積を仮定すると、接合部での電流密度はエレクトロマイグレーション条件(1.0×10^8A/cm^2)よりも十分大きい。しかし、この方法ではプローブ先端形状の変形は見られたものの、Co薄膜上にドットまたはアンチドットは形成されなかった。電界研磨条件の最適化によるプローブのさらなる先鋭化や、点接触材料依存性などを詳しく調べることにより、本方法による強磁性薄膜の極微細加工技術を確立できると考えられる。

In this study, the following results were obtained from the microfabrication technology of ferromagnetic thin films used in the construction of precision three-axis magnetic films 1)The dynamic characteristics of the three-axis system are adjusted, the mechanical grinding is performed, and the decomposition energy of the system is measured. As a result, the concentric magnetic equipotential curves at the center of the Co tip were observed, and the linear motion characteristics of the 50μm moving range were confirmed. 2)The surface of the Pt-Ir thin film Co(50nm) is sharpened from about 10nm to about 20ns ~ 10μs by electric field polishing with a radius of less than 1μm at the tip. The electrode is on the right side. As a result of the observation by atomic force microscopy, the formation of a circular electrode with a diameter of 0.9μm and a height of 100nm on a Co thin film was successfully achieved at a voltage range of 2.0 V <V<5.0 V and a voltage range of V> 5.0 V <5.0 V. 3) The same Pt-Ir film surface after the point contact, the joint part of the atom current (maximum 1.0A), the use of micro-processing The joint area of the tip diameter (1μm^2) is determined, and the current density of the joint is determined by the joint condition (1.0×10^8A/cm^2). This method is to form a thin film of Co on the tip of the film. In order to optimize the grinding conditions of the electric field, the dependence of point contact materials should be adjusted in detail. The fine processing technology of ferromagnetic thin films should be established.

项目成果

K.Matsuyama et al.: "Magnetoresistive measurement of switching behavior in nano-structured magnetic dot arrays"Journal of Magnetism and Magnetic Matterials. 240・. 11-13 (2002)

K. Matsuyama 等人：“纳米结构磁点阵列中开关行为的磁阻测量”Journal of Magnetism and Magnetic Matters 240·11-13 (2002)。

K.Matsuo et al.: "Sub-micron GMR sensor with vertically integrated hard magentic biasing applicable for high temperature"IEEE Transactions on Magnetics. 37・4. 2001-2003 (2001)

K.Matsuo 等人：“适用于高温的垂直集成硬磁偏置的亚微米 GMR 传感器”IEEE Transactions on Magnetics 2001-2003 (2001)。

Y.Nozaki et al.: "Magnetization switching properties of sub-micron scale relief-structured GMR materials"Proceedings of IWIE 2002. 146-151 (2002)

Y.Nozaki等人：“亚微米级浮雕结构GMR材料的磁化切换特性”IWIE会议记录2002. 146-151 (2002)

Y.Nozaki et al.: "Sub-micron scale relief structures of GMR materials fabricated by half-milling control"Journal of Magnetism and Magnetic Matterials. 239・1-3. 237-239 (2002)

Y. Nozaki 等人：“通过半铣削控制制造的 GMR 材料的亚微米级浮雕结构”《磁性与磁性材料杂志》239・1-3（2002 年）。

Y.Nozaki et al.: "Size dependence of switching current and energy barrier in the magnetization reversal of rectangular MRAM cell"Journal of Applied Physics. 93・10(印刷中). (2003)

Y. Nozaki 等人：“矩形 MRAM 单元磁化反转中开关电流和能垒的大小依赖性”应用物理学杂志 93・10（出版中）。