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新規スピンギャップレス半導体を用いたトンネル磁気抵抗素子とその電界効果

新型自旋无隙半导体隧道磁阻元件及其电场效应

基本信息

批准号：
17F17063
负责人：
水上成美
金额：
$ 1.34万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

スピンギャップレス半導体は、アップスピンがギャップレス半導体、ダウンスピンが絶縁体である特異な物質である。ハーフメタル的な電子構造を有するため、磁気抵抗素子に応用すれば巨大な磁気抵抗比を発現する可能性がある。同時に、半導体的な特性を有するため、電界効果でスイッチングできる新規スピントロニクス素子が創成できる。本研究では、スピンギャップレス半導体の候補となる４元系ホイスラー合金の薄膜結晶成長、界面物性、デバイス物性を研究し、情報処理デバイスへの応用を目指した。本年度は、まず、コバルト鉄マンガンシリコン材料の磁気緩和特性を調べ、ハーフメタルに特有の低ダンピング特性を明らかにした。また、スピンギャップレス半導体として期待される他の組成のコバルト鉄ベース４元系ホイスラー合金単結晶薄膜を作製し、その磁性とスピン依存伝導について調べた。低飽和磁化でありながら比較的大きなトンネル磁気抵抗効果を示し、ハーフメタル性との関連について議論した。さらに、コバルト鉄マンガンシリコン材料のエピタキシャル単結晶極薄膜の形成を行い、その垂直磁気異方性ならびに電界効果の観測を目指した。これまでの薄膜作製の手法に加えCoGaやPdなど異なる下地を用いて厚みが数ナノメートルの薄膜を作製した。しかし十分な大きさの垂直磁気異方性や電圧効果は観測されなかった。極薄膜領域における結晶構造の乱れやサイトオーダーの低下、界面原子拡散の影響が、磁気モーメントといった磁性を劣化させていると考えられる。さらなる応用展開をする上で、極薄領域の結晶成長様式や低温結晶成長技術の研究が不可欠であることが明らかとなった。

Semiconductor, insulation, special substance The electronic structure of the magnetic field has a high probability of occurrence due to magnetic field resistance. At the same time, the characteristics of semiconductors are different, and the electrical field results are different. This study is aimed at the study of crystal growth, interfacial properties and properties of thin films of four-element alloys as candidates for semiconductor, and the application of information processing technology. This year, the magnetic relaxation characteristics of iron and steel materials have been adjusted, and the magnetic relaxation characteristics unique to iron and steel materials have been improved. For example, in the case of semiconductor, it is expected that other components of the alloy crystal film of the four-element system will be prepared, and the magnetic properties of the alloy crystal film will be adjusted. Low saturation magnetization can be compared to high saturation magnetization. In the process of formation of crystalline thin films, the perpendicular magnetic anisotropy and the measurement of the effect of the electric field are indicated. The method of making this film is to add CoGa and Pd to the film thickness. The vertical magnetic anisotropy and the electric voltage effect are measured in a very large way. The crystal structure of the thin film region is disturbed, the interface atom dispersion is affected, and the magnetic properties are deteriorated. The research of crystal growth method and low temperature crystal growth technology in ultra-thin region is indispensable.