高密度金属ナノドット磁性体の形成メカニズムの解明および新型メモリデバイスへの応用

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本研究では、超高速・超省電力の金属ナノドット磁性体不揮発性メモリを提案し、研究を行う。このメモリは、磁場によってスピン方向を可変できる自由磁性体磁気ドットと固定磁性体層からなるMTJ(Magnetic Tunel Junction)が増幅素子として働くSOI・MOSトランジスタと融合した構造をしており、現在のフラッシュメモリの微細化限界を超えたナノメータ領域まで高速で安定に動作する不揮発性メモリの開発をしている。平成22年度は、自由金属ナノドット磁性体-コバルトナノドット(Co-ND)の形成を重点として展開していた。Co-NDは、我々開発したSAND(Self-Assembled Nanodots Depostion)を利用して形成した。この方法では、磁性金属チップと絶縁膜の複合ターゲットを同時スパッタする方法により、製膜方法である。今年度では、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜に埋め込んだコバルトナノドットを高密度的に形成し、物性分析をした。シリコン酸化膜に埋め込んだコバルトナノドットは周りの絶縁膜により、酸化され、弱い磁気特性が表れた。これに対して、シリコン窒化膜に埋め込んだコバルトナノドットを形成し、XPSの分析結果により、コバルトの酸化成分を抑えることが分かった。しかし、シリコン酸化膜に埋め込んだコバルトナノドットの磁気特性に比べて、大きな変化が見えられなかった。コバルトとシリコンを合金化して、コバルトシリサイドの形成ができてしまう可能性が考えられた。もっと強い磁気特性を得られるため、FePtなどほかの磁性ナノドットを探索して、研究を進めている。