ホイスラー合金を用いたスピン注入ヘテロ構造の製作とスピン輸送特性の研究

Heusler合金自旋注入异质结构的制备及自旋输运特性研究

• 批准号: 10J00152
• 负责人: 平 智幸
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00152/
• 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; スピン注入

本研究は、ハーフメタル特性に由来する高いスピン偏極率を本質的に有するCo系ホイスラー合金とMgOバリアを組み合わせた、半導体への高効率スピン注入ヘテロ構造デバイス基盤技術を構築すると共に、その優れたスピン輸送特性を実証することを目的にしている。前年度までにCo系ホイスラー合金の一つであるCo_2MnSiを電極材料に用いた強磁性トンネル接合(MTJ)に対し、室温で340%、4.2Kで1800%を超える高いトンネル磁気抵抗(TMR)比を実証した。また、次世代のMOSFETのチャネル材料として期待されるGeに着目し、急峻で平坦なヘテロ界面を有する全層エピタキシャル成長のCo_2MnSi/MgO/Geヘテロ構造の作製法を確立した。強磁性体電極を用いた半導体スピントロニクスデバイスで構成される論理回路の機能を能動的に変えるためには、MOSFETのドレインまたはソース上の強磁性電極をMTJに置換した構造において、MTJのスピン偏極電流による磁化反転技術を利用する方法が考えられる。このスピン偏極電流による磁化反転技術を利用するためには、高品質なMTJが必須なため、当該年度では、Ge基板上に高品質なMTJの作製技術の確立を試みた。MgO中間層を介してGe基板上へ作製したCo_<50>Fe_<50>/MgO/Co_<50>Fe_<50>MTJに対して、MgO中間層の膜厚を10nmとしたMTJでMgO基板上に作製したMTJと同程度のTMR比を実証した。また、MgO中間層の膜厚が1nmとスピン注入に好ましいと考えられる厚みのMTJに対して室温で110%(4.2Kで170%)の良好なTMR比を実証した。この高品質なMTJの実現によってMTJからのスピン注入および、スピン偏極電流による磁化書き換えの実証が期待される。

In this study, the reason for the characteristics of the system is that the deviation rate is high. In this paper, the characteristics of the system are analyzed, and the results are as follows: in this study, the reasons for the characteristics of the system are as follows: in this study, the cause of the characteristics of the system, the system, the system and the system. In the previous year, the Co-2MnSi alloy alloy used in the previous year used high-intensity magnetic bonding (MTJ) bonding, room temperature 340%, 4.2K-1800% high temperature temperature and high temperature magnetic resistance (TMR). The next generation of MOSFET materials are expected to focus on the Ge, the sharp and flat interface will allow the growth of the Co_2MnSi/MgO/Ge system to ensure the establishment of the system. The strong magnetic body is very important to use the semi-conductor device to form the mechanical device of the circuit, the MOSFET device is used to make the device, the MTJ device is used to make the device, the MTJ device is used to make the device, the anti-magnetization technology is used to test the performance of the anti-magnetization technology. In order to make sure that the high-quality MTJ on the Ge substrate of the year, it is necessary to make use of the high-quality anti-current technology to make use of the high-quality anti-magnetic technology, the high-quality MTJ on the Ge substrate. On the Ge substrate in MgO, the thickness of the film in MgO is the same as that on the MgO substrate. The thickness of the film is 10nm, the thickness of the film is the same as that of the TMR. The thickness of the film in the MgO, the thickness of the 1nm film, the thickness of the film, the thickness of the High-quality MTJ devices are expected to inject high-quality MTJ energy into the air, magnetize the current and look forward to it.

项目成果

Magnetic states of Mn and Co atoms at Co2MnGe/MgO interfaces seen via soft x-ray magnetic circular dichroism

• DOI: 10.1103/physrevb.82.184419
• 发表时间: 2010-11-15
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Asakura, D.;Koide, T.;Yamamoto, M.
• 通讯作者: Yamamoto, M.

Epitaxial growth of Heusler alloy Co_2MnSi/MgO heterostructure on Ge(001) substrate

Ge(001)衬底上外延生长Heusler合金Co_2MnSi/MgO异质结构

• 发表时间: 2011
• 作者: G.-f.Li;T.Taira;K.-i.Matsuda;T.Uemura;M.Yamamoto
• 通讯作者: M.Yamamoto

Tunnel magnetoresistance in fully epitaxial CoFe/MgO/CoFe magnetic tunnel junctions on Ge(001) substrates via a MgO interlayer

通过 MgO 夹层在 Ge(001) 衬底上全外延 CoFe/MgO/CoFe 磁隧道结中的隧道磁阻

• 发表时间: 2012
• 作者: G.-f.Li;T.Taira;H.-x.Liu;K.-i.Matsuda;T.Uemura;M.Yamamoto
• 通讯作者: M.Yamamoto

Spin-dependent transport properties of fully epitaxial magnetic tunnel junctions of CoFe/MgO/CoFe ultrathin layer/Co_2MnSi

CoFe/MgO/CoFe超薄层/Co_2MnSi全外延磁隧道结的自旋相关输运特性

• 发表时间: 2011
• 作者: H.-x.Liu;T.Taira;Y.Honda;K.-i.Matsuda;T.Uemura;M.Yamamoto;Y.Miura;M.Shirai
• 通讯作者: M.Shirai

Spin-dependent transport characteristics of epitaxial magnetic tunnel junctions of CoFe/MgO/CoFe ultrathin layer/Co_2MnSi

CoFe/MgO/CoFe超薄层/Co_2MnSi外延磁隧道结的自旋相关输运特性

• 发表时间: 2012
• 作者: H.-x.Liu;Y.Honda;T.Taira;K.-i.Matsuda;T.Uemura;Y.Miura;M.Shirai;M.Yamamoto
• 通讯作者: M.Yamamoto