权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

ホイスラー合金を用いた室温ハーフメタルの実現とスピン注入磁化反転

利用赫斯勒合金和自旋注入磁化反转实现室温半金属

基本信息

批准号：
10J02249
负责人：
常木澄人
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tohoku 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-10J02249/
关键词：
ハーフメタルホイスラー合金トンネル磁気抵抗効果 XMCD マグネタイト

项目摘要

ホイスラー合金/MgO理想界面構造の開発による室温ハーフメタルの実現とスピン注入磁化反転電流密度の大幅な低減を目的としてトンネル磁気抵抗素子(MTJ)を用いた研究を行った。ホイスラー合金/MgO界面は室温におけるハーフメタル性の報告は未だない。この原因として、ホイスラー合金/MgO界面の熱による磁気的な揺らぎ等が理論計算から示唆されている。これに対し、異種材料をホイスラー/MgO界面に挿入することで、界面磁化の安定化を図ることが出来ると考えられる。そこで本研究では上記理想界面を目指し実験を行った。磁気特性は深さ分解X線光電子分光法(XMCD)から、トンネル特性はコンダクタンスの印加電圧依存性から、それぞれ評価した。トンネル磁気抵抗(TMR)比は低温で最大1200%、室温で最大350%を実現し、温度依存性の改善を実現した。また、深さ分解XMCDから、ホイスラー/MgO界面を修飾することで、界面磁化の増加が観測された。トンネルコンダクタンスの実験から、界面修飾による界面磁化の安定が示唆された。理論計算との比較から、室温ハーフメタルへの実現に界面修飾が有効であると示唆され、室温ハーフメタルの実現へ向け重要な指針を得た。また一方で、新材料探索として理論計算からハーフメタルギャップが大きいと考えられてきたFe_3O_4を電極としたMTJの作製を行った。Fe_3O_4薄膜を用いたMTJでは酸化状態の不安定性から高い分極率が実現されていない。薄膜作製に対向スパッタ法を用い、酸化状態の最適化を行うことで、高い分極率有するFe_3O_4薄膜の作製を試みた。作製されたFe_3O_4薄膜はバルク値に近い飽和磁化、伝導特性を持ち、平坦な表面を実現することに成功した。以上のように非常に高品位な薄膜を電極として用いたMTJを作製し、室温で-25%、低温で-64%のTMR比を観測することに成功した。この値は現在までに報告されたFe_3O_4を用いたMTJの中で最も大きな値であり、高い分極率の実現のためにFe_3O_4の酸化状態の最適化が有効であるという重要な指針を得た。

The development of ideal interface structure of silicon alloy/MgO at room temperature, the realization of injection magnetization and the reduction of current density, and the application of magnetic resistance element (MTJ) are studied. The alloy/MgO interface is not stable at room temperature. The reason for this is that the thermal and magnetic properties of the alloy/MgO interface are calculated theoretically. For example, the interface magnetization of dissimilar materials is stable. This study is based on the ideal interface. The magnetic properties are evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XMCD) and electron spectroscopy. The maximum magnetic resistance (TMR) ratio is 1200% at low temperature and 350% at room temperature, and the temperature dependence is improved. In addition, the surface magnetization of MgO/MgO interface can be measured. The interface magnetization stability is demonstrated by the interface modification. Theoretical calculation and comparison, room temperature and implementation interface modification are important indicators. A new material is explored and theoretically calculated. The Fe_3O_4 electrode is fabricated. Fe_3O_4 thin film is used in MTJ, and the instability of acid state is changed from high polarization ratio to high polarization ratio. The preparation of Fe_3O_4 thin films was studied by optimizing the acidification state and the polarization ratio of Fe_3O_4 thin films Fe_3O_4 thin films have been successfully fabricated with high saturation magnetization and high conductivity. These very high grade thin film electrodes were successfully fabricated at room temperature of-25%, low temperature of-64%, and low temperature of-64%. The optimization of Fe_3O_4 acidizing state in MTJ with high polarization ratio is reported.