ハーフメタル系エピタキシャル強磁性トンネル接合の製作とスピン輸送特性の研究

半金属外延铁磁隧道结的制备及自旋输运特性研究

• 批准号: 07J02234
• 负责人: 石川 貴之
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J02234/
• 关键词: 強磁性トンネル接合; ハーフメタル強磁性体; ホイスラー合金; エピタキシャルトンネル接合; スピントロニクス; 不揮発性磁気メモリ; MRAM

本研究は、潜在的に大きなスピン偏極率を有するハーフメタル系ホイスラー合金Co_2MnSi(CMS)薄膜を用いた、高品質エピタキシャル強磁性トンネル接合(MTJ)の製作技術を確立し、その優れたスピン依存輸送特性を実証することを目的としている。前年度までに、CMSを強磁性電極、MgOをトンネル障壁層として用いた、CMS/MgO/CMSエピタキシャルMTJ(CMS-MTJ)を製作し、室温で180%、低温4.2Kで700%程度の良好なトンネル磁気抵抗(TMR)比を実証すると共に、スピン依存コンダクタンス特性の解析から、MgOとの界面領域におけるCMS電極の界面電子状態の存在を示唆する結果を既に得ている。当該年度は、CMS薄膜の組成に着目し、電極の薄膜組成がCMS-MTJのTMR特性に及ぼす影響を明らかにすることを主目的として、研究を実施した。その結果、TMR特性がCMS薄膜のMn組成に強く依存することを実験的に見出し、特に、Mnの組成が過剰なCMS薄膜を用いることで、化学量論的組成のCMSを電極としたMTJよりも、さらに高い.TMR比が得られることを明らかにした。これは、CMSのハーフメタル性を劣化させることが理論的に指摘されているCoアンチサイト欠陥が、Mn組成の過剰なCMS薄膜を用いることにより、抑制されるためと解釈できる。このように、CMS薄膜の組成の適切な制御により、構造欠陥を制御することが可能であり、結果として、ハーフメタル性を改善可能であることを明らかにした。本研究で得られたこの成果は、CMSのみならず、ハーフメタル強磁性体全般に共通する重要な知見であると位置づけられ、今後の研究発展を促すものであると考えられる。

This study aims to establish the fabrication technology of Co2MnSi (CMS) thin films with high polarization ratio, high quality ferromagnetic junction (MTJ), and to demonstrate their excellent transport dependent properties. CMS Ferromagnetic Electrode, MgO Barrier Layer, CMS/MgO/CMS Ferromagnetic MTJ(CMS-MTJ) Fabrication, Room Temperature 180%, Low Temperature 4.2 K 700% Good Magnetic Resistance (TMR) Ratio Verification, Analysis of S-Dependent Characteristics, MgO and CMS electrode interface electronic state of the existence of the results obtained The main purpose of this study is to investigate the effects of CMS film composition on the TMR characteristics of CMS-MTJ. The results show that the Mn content of CMS films is strongly dependent on the chemical composition of CMS films, and that the Mn content of CMS films is strongly dependent on the chemical composition of CMS films. In this case, the CMS film has been used for a long time, and the CMS film has been used for a long time. The composition of CMS film is controlled properly, the structure is not controlled properly, the result is improved, and the property is improved. The results of this study are important for understanding the general nature of CMS and for promoting future research.

项目成果

Hard x-ray photoelectron spectroscopy of buried Heusler compounds

• DOI: 10.1088/0022-3727/42/8/084010
• 发表时间: 2009-04
• 期刊: Journal of Physics D: Applied Physics
• 作者: S. Ouardi;B. Balke;A. Gloskovskii;G. Fecher;C. Felser;G. Schönhense;T. Ishikawa;T. Uemura

Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al強磁性トンネル接合のスピン依存コンダクタンス特性

Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al铁磁隧道结的自旋相关电导特性

• 发表时间: 2009
• 作者: K. Sawada;T. Uemura;M. Masuda;K.-i. Matsuda;and M. Yamamoto;M. Yamamoto;澤田圭佑;今井洋介;今井洋介;米村和希;板橋直樹
• 通讯作者: 板橋直樹

Tunneling spectroscopy of Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/CoFe magnetic tunnel junctions

Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/MgO/CoFe磁隧道结的隧道光谱

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Taira;T. Ishikawa;K.-i. Matsuda;T. Uemura and M. Yamamoto;N. Itabashi;N. Itabashi;K. Yonemura
• 通讯作者: K. Yonemura

Co_2Cr_0.6Fe_0.4Al/MgO/Co_50Fe_50強磁性トンネル接合のスピン依存トンネル特性

Co_2Cr_0.6Fe_0.4Al/MgO/Co_50Fe_50铁磁隧道结的自旋相关隧道特性

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Taira;T. Ishikawa;K.-i. Matsuda;T. Uemura and M. Yamamoto;N. Itabashi;N. Itabashi;K. Yonemura;T. Taira;T. Ishikawa;M. Yamamoto;板橋直樹;平智幸;石川貴之;平智幸;松田健一;石川貴之;米村和希
• 通讯作者: 米村和希

Tunneling spectroscopy of fully epitaxial Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi magnetic tunnel junctions

全外延Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi磁隧道结的隧道光谱

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Ishikawa;N. Itabashi;T. Taira;K.-i. Matsuda;T. Uemura and M. Yamamoto
• 通讯作者: T. Uemura and M. Yamamoto