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量子井戸状態の制御による高MR比強磁性トンネル接合構造の電子論的探索

通过控制量子阱态进行高磁阻比铁磁隧道结结构的电子探索

基本信息

批准号：
21710110
负责人：
沢田正博
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21710110/
关键词：
超薄膜強磁性トンネル接合

项目摘要

本研究は、超高真空中において、原子スケールの平坦性とストイキメトリーを保った理想的な接合界面を持つ強磁性トンネル接合(MTJ)構造を単結晶表面上の超薄膜構造として作製して、界面状態を評価したうえで、放射光を用いた分光測定により、その電子状態を観測することが目的である。本年度は、これらのうち、超薄膜のMTJ構造作製および界面状態評価に取り組んだ。また、MTJ構造を利用したTMR素子の要素技術として重要と考えられる、強磁性超薄膜の垂直磁化に関する研究を行った。本年度の具体的な研究実績は、以下の通りである。(1)超薄膜MTJ構造作製Ag(001)単結晶基板上の超高真空蒸着法により、超薄膜試料Co/MgO/Ag(001)の作成を試みた。190℃に保ったAg(001)基盤上に4×10^<-6>Pa程度の酸素分圧下でMgを蒸着することにより結晶性とストイキメトリーのよいMgO(001)超薄膜を作製することができた。5MLのMgO(001)上にCo超薄膜を作製して膜厚較正と結晶性の評価を行い、超薄膜試料としてのMTJ構造界面の作成が可能なことを確かめた。(2)MTJ構造界面状態評価超薄膜試料Co/MgO/Ag(001)のXASおよびXMCD測定を実施して、界面における化学状態を調べるとともに、Coの磁気状態を調べた。Co/MgO界面においては、Coが酸化されておらず金属的な界面が形成されることがわかった。また、Coの磁気異方性は面内磁気異方性を示すことがわかった。(3)強磁性超薄膜の垂直磁化超薄膜試料Co/MgO/Ag(001)ではCoが面内磁化であったので、TMR素子メモリの高密度化と熱的安定化に寄与する垂直磁気異方性が実現するCo超薄膜の研究を行ない、Pd/Co/Pd(001)超薄膜において、室温で安定な垂直磁気異方性が成立することを発見した。

The purpose of this study is to maintain an ideal junction interface in ultra-high vacuum, to maintain a ferromagnetic junction (MTJ) structure, to fabricate an ultrathin film structure on a single crystal surface, to evaluate the interface state, to measure the electronic state by emission spectroscopy, and to measure the electronic state. This year, the MTJ structure of ultra-thin films and the evaluation of interface state are selected. The study of magnetic properties of ferromagnetic thin films is important for the development of MTJ structures. Specific research results for the year are as follows: (1)Preparation of Ultrathin Film MTJ Structure Ag(001) Single Crystal Substrate by Ultrahigh Vacuum Vapor Deposition Method, Preparation of Ultrathin Film Sample Co/MgO/Ag(001) Mg can be evaporated on an Ag(001) substrate at 190 ° C under an acid partial pressure of about 4×10^<-6>Pa, allowing MgO(001) ultra-thin films to be made with crystallinity and smooth texture. 5ML MgO(001) on the preparation of Co ultra-thin film, film thickness is more positive, crystalline evaluation, ultra-thin film sample, MTJ structure interface preparation is possible, accurate, (2) Evaluation of interface state of MTJ structure: XAS and XMCD measurement of Co/MgO/Ag(001) ultra-thin film samples were carried out, chemical state of interface was adjusted, magnetic state of Co was adjusted. Co/MgO interface, Co acidification and metal interface formation. The magnetic anisotropy of Co and Co is shown in the in-plane magnetic anisotropy. (3)Co/MgO/Ag(001) ferromagnetic ultrathin film samples with perpendicular magnetization have been investigated for their Co in-plane magnetization, high density, thermal stability and perpendicular magnetic anisotropy. Pd/Co (001) ultrathin films have been investigated for their Pd/Co (001) ferromagnetic anisotropy.