微細加工した交換結合二層膜の磁区構造と磁化過程

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熱磁気記録可能な超高密度磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)を開発するためには微細加工した交換結合膜の磁区構造と磁化過程を十分理解する必要があり,前年度までの反強磁性層を上部に堆積したtop型の結果をふまえ,今年度はbottom型(反強磁性層の上部に磁性層を堆積)についての検討を行った.Si基板上にRFマグネトロンスパッタ法を用いてSiN, NiFeを下地層とするCoFeB/MnIr二層膜を作製した.微細加工前の磁気特性を交番磁界勾配型磁力計により測定し,交換結合エネルギーは0.12erg/cm^2と十分大きな値を有していることが分かった.この膜を集束イオンビームを用いて正方形,長方形,円,楕円等に微細加工した.加工寸法は磁気力顕微鏡,X線光電子顕微鏡において観測が容易な400nm〜5μmの範囲で作製した.磁気力顕微鏡において観察したCoFeB/MnIrの磁区構造は1:2以上のアスペクト比の長方形ではSまたはC磁区構造が,楕円形では単磁区構造が観察された.円偏光軟X線を用いた光電子顕微鏡でCoおよびMnのスピン構造を観察した.これによるとCoは300nm程度の不規則な磁区構造を取っていることが分かった.MnのX線顕微鏡像においてCoと同一の磁区構造が観察され,反強磁性のMnIrもCoと隣接することにより界面で強磁性的なスピン配列が現れることが分かった.さらに,Mnのスピンの向きはCoに対して反平行であることが分かった.このMnの磁気コントラストは強磁性CoFeB層に接する界面のMnのスピン再配列のために現れているものと考えられる.