スピン注入素子の研究

IrMn/CoFe/Ru/CoFeB/MgO/NiFe構造を持つ磁気抵抗膜を直径100nm程度のナノピラーを微細加工により切り出し、高周波測定が可能な電極を取り付けたものを素子として用いた。この素子は、産業技術総合研究所が作製した。この素子に、直流電流と外部磁場を加えたときに発生する高周波出力を高周波プローブおよびスペクトラムアナライザーを用いて詳細に測定した。測定に当たっては、バイアス電圧の極性およひ大きさ、外部磁場の極性、大きさおよび方向を変えることにより詳細な測定をした。このことにより、高周波高出力発生のメカニズムを解明を試みた。その結果、電流と磁場がともに磁化を平行(反平行)に向けようとする場合の高周波出力は小さいこと、および、電流が磁化を平行(反平行)に向けようとするが、磁場が磁化を反平行(平行)に向けようとする場合は大きな高周波出力が得られることを見出した。また、その強度は電流の増加に伴い非常に急速に増大することを見出した。この結果を詳細に解析することにより電流による歳差運動の開き角を印加電流の関数として求めた。この結果、歳差運動の開き角は電流のオーバーライド(閾値電流を超えた電流の大きさ)にほぼ比例することを見出した。また、発振の周波数は電流の増大に伴い減少し、GMR発振素子と同様な結果となった。一方、電流と磁場がともに磁化を平行(反平行)に向けようとする場合には電流の増加に伴い線幅の増加が見られた。このことからスピントランスラァートルクのバイアス依存性の見積もりを行った。また、電流と磁場がともに磁化を平行(反平行)に向けようとする場合にも共鳴周波数は電流の増加に伴い変化した。この変化よりフィールドライクトルクのバイアス依存性を議論することを試みた。

IrMn/CoFe/Ru/CoFeB/MgO/NiFe構造を持つ磁気抵抗膜を直径100nm程度のナノピラーを微細加工により切り出し、高周波測定が可能な電極を取り付けたものを素子として用いた。この素子は、産業技術総合研究所が作製した。この素子に、直流電流と外部磁場を加えたときに発生する高周波出力を高周波プローブおよびスペクトラムアナライザーを用いて詳細に測定した。測定に当たっては、バイアス電圧の極性およひ大きさ、外部磁場の極性、大きさおよび方向を変えることにより詳細な測定をした。このことにより、高周波高出力発生のメカニズムを解明を試みた。その結果、電流と磁場がともに磁化を平行(反平行)に向けようとする場合の高周波出力は小さいこと、および、電流が磁化を平行(反平行)に向けようとするが、磁場が磁化を反平行(平行)に向けようとする場合は大きな高周波出力が得られることを見出した。また、その強度は電流の増加に伴い非常に急速に増大することを見出した。この結果を詳細に解析することにより電流による歳差運動の開き角を印加電流の関数として求めた。この結果、歳差運動の開き角は電流のオーバーライド(閾値電流を超えた電流の大きさ)にほぼ比例することを見出した。また、発振の周波数は電流の増大に伴い減少し、GMR発振素子と同様な結果となった。一方、電流と磁場がともに磁化を平行(反平行)に向けようとする場合には電流の増加に伴い線幅の増加が見られた。このことからスピントランスラァートルクのバイアス依存性の見積もりを行った。また、電流と磁場がともに磁化を平行(反平行)に向けようとする場合にも共鳴周波数は電流の増加に伴い変化した。この変化よりフィールドライクトルクのバイアス依存性を議論することを試みた。