ナノワイヤーアレイ構造を用いたバリスティック磁気抵抗素子に関する研究

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今年度は,バリスティック磁気抵抗効果(BMR)の要因の一つであるとされるナノ接合におけるスピン偏極率の理論的な研究,および,ナノ接合素子の作製と磁気抵抗の評価を行った.BMRの要因として,ナノ接合系におけるスピン偏極率の増大および接合部に形成させる狭い磁壁が拳げられる.今年度は第一原理計算を用いて,強磁性Niナノ接合アレイ構造の接合形状が電子状態に及ぼす影響について理論解析を進め,接合部におけるスピン偏極率および磁気モーメント分布を計算した.その結果,接合部ではバルクNiに比べて,大きなスピン偏極率が得られる可能性があること,また,接合部が外力により引き延ばす,もしくは,細長いワイヤ状にすることでさらに大きなスピン偏極率が得られる可能性を示唆した.また,接合の交換エネルギーの減少から,磁壁閉じこめが起こり得ることを明らかにした.実験的には,グラニュラー構造中間層を持つスピンバルブ素子を作製して,磁気抵抗の評価を行った.今年度は特に膜面垂直通電するための素子構造を中心に検討し,特別な微細加工を用いない微小接合形成方法を提案した.その結果,実効断面積の小さな素子を作製し,磁気抵抗比が向上した.また,中間層として準備したNi-SiO_2グラニュラー中間層の磁性,電気伝導に対するNi量の相関関係を明らかにし,ナノ接合を作製するために必要Ni量を見積もった.