集束イオンビームを用いて作製した強磁性トンネル接合におけるスピン注入磁化反転
使用聚焦离子束制造的铁磁隧道结中的自旋注入磁化反转
基本信息
- 批准号:05J04962
- 负责人:
- 金额:$ 1.73万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2005
- 资助国家:日本
- 起止时间:2005 至 2007
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
強磁性トンネル接合におけるスピン注入磁化反転は不揮発性磁気メモリの高集積化に不可欠であり、応用上、磁化反転に要する電流密度を低減することが課題である。理論予測から反転電流が強磁性材料の飽和磁化やダンピング定数などの磁気パラメータに依存すると考えられており、反転電流を低減するためにはこれらの相関関係を検証することが重要となる。そこで本年度は、これまで強磁性トンネル接合(MTJ)の磁化反転層に用いてきたCo-Fe-B合金のB組成を増加することで飽和磁化を減少させた接合におけるスピン注入磁化反転特性の評価を試みた。Co-Fe-B合金の組成は(Co50Fe50)100_<-x>B_x(X=20,25,30)である。2.5nmのMgOを障壁層に用いたMTJを作製し、熱処理後にすべての組成において250%の高いTMR比が得られた。また、B量の増加に伴い熱処理によるTMR比の熱処理温度依存性に違いが見られるものの、TMR比の最大値は同程度であるためB添加による結晶構造や格子間隔への影響は小さいと考えられる。次に、MgOの膜厚を0.3-0.9nmとし、EBリソグラフィを用いて100nmサイズに加工したMTJにおけるスピン注入磁化反転を観測し、バイアス電流のパルス幅に依存しない反転電流密度J_<c0>を熱活性モデルによる解析を用いて導出した。その結果、B量を増やしたMTJにおいてJ_<c0>の値が減少した。また、TMR比から導出されるトンネルスピン分極率およびVSMやFMRを用いて見積もった飽和磁化やダンピング定数の値から理論的に予測される項を計算すると測定したJ_<c0>と概ね比例関係にあることが分かった。この結果により、反転電流低減のための素子設計の指針がより明確になり、今後のスピン注入現象を利用する様々なデバイスの開発に貢献することが期待できる。
Ferromagnetic bonding is a problem of high concentration due to injection magnetization inversion and low current density due to magnetization inversion. The theoretical prediction of saturation magnetization of ferromagnetic materials is important for determining the dependence of magnetization on inversion current. This year, we have tried to evaluate the magnetization inversion characteristics of ferromagnetic junction (MTJ) by increasing the B composition of Co-Fe-B alloy and decreasing the saturation magnetization. The composition of the Co-Fe-B alloy is (Co50Fe50)100_<-x>B_x(X= 20, 25, 30). 2.5 nm MgO barrier layer was fabricated with MTJ, and after heat treatment, the composition of MTJ was 250%, and the high TMR ratio was obtained. The increase of B content is accompanied by the temperature dependence of TMR ratio on heat treatment. The maximum value of TMR ratio is the same as that of B addition. The influence of crystal structure and lattice spacing is small. Next, MgO film thickness of 0.3- 0.9 nm, EB thin film thickness of 100nm, MTJ processing of 100nm, injection magnetization inversion of 100nm, current amplitude dependence of 100nm, inversion current density of 100 nm, <c0>thermal activity of 100 nm, etc. As a result, the B value increases and the J value decreases<c0>. The calculation of the saturation magnetization and the theoretical prediction of the polarization ratio are discussed in detail<c0>. As a result, the design of the element with low reverse current reduction is expected to contribute to the development of the injection phenomenon in the future
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CoFeB/MgO/CoFeB接合におけるスピン注入磁化反転のCoFeB組成依存性
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- DOI:
- 发表时间:2007
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:松見紀佳;大野弘幸;渡邉大輔
- 通讯作者:渡邉大輔
Dependence of spin-transfer switching on various free-layer materials in MgO based magnetic tunnel junctions
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- DOI:
- 发表时间:2007
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:K. Onodera;他;D. Watanabe
- 通讯作者:D. Watanabe
スピン注入磁化反転における反転電流のフリー層材料依存性
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- DOI:
- 发表时间:2007
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:R. Yamaguchi;他;S.Sakamoto;渡邉大輔
- 通讯作者:渡邉大輔
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