超軟磁性センダストを用いた単結晶TMRセンサによる脳磁場検出

使用超软磁铁硅铝单晶 TMR 传感器进行脑磁场检测

• 批准号: 22KJ0169
• 负责人: 赤松 昇馬
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0169/
• 关键词: センダスト; 軟磁気特性; トンネル磁気抵抗効果; 強磁性トンネル接合; 磁気センサ

本研究では、最先端スピントロニクス材料として利用可能であるという大胆な仮説のもと、薄膜状態のセンダストの特性を詳しく調査しました。その結果、バルク状態と同等以上の軟磁気特性を示すセンダスト薄膜を世界で初めて作製することに成功しました。また、軟磁気特性を示すセンダスト合金は、組成図上の一点のみであり、その作製が非常に困難であることが従来の常識でした。しかし、この研究により、軟磁気特性発現の起源がD03規則構造内のAl原子であることが解明され、原子規則度の低下に伴い軟磁気特性が発現するAl濃度が増加することが明らかになりました。薄膜における原子規則度は成膜後の熱処理温度によって容易に制御可能であるため、広範囲の組成域でセンダスト薄膜の優れた軟磁気特性が実現可能となりました。作製されたセンダスト薄膜は、TMRセンサに応用が期待される素材で、既存の材料よりも優れた軟磁気特性を示すため、その感度を飛躍的に向上させる新しい材料として期待されます。本研究により、軟磁気特性を示すセンダスト薄膜を容易に作製する方法が明らかになったため、センダスト合金は、伝統的な軟磁気特性材料としてだけでなく、最先端スピントロニクス材料として再び脚光を浴びることとなりました。このような新しい材料は、応用先のデバイスの性能を飛躍的に高める可能性を秘めているため、TMRセンサの感度を劇的に向上させることが期待されます。また、本研究をきっかけに、TMRセンサ以外のスピントロニクスデバイスへの応用の可能性も見据え、今後センダスト薄膜の研究が加速していくことも期待されます。

This study で は, most apex ス ピ ン ト ロ ニ ク ス material と し て may use で あ る と い う bold な 仮 said の も と, filminess の セ ン ダ ス ト の features を detailed し く survey し ま し た. そ の results, バ ル ク state と equivalent の soft magnetic 気 features を shown す セ ン ダ ス ト film を め the early で す the て cropping る こ と に successful し ま し た. ま た, soft magnetic 気 を shown す セ ン ダ ス ト alloy は, composition 図 の point on の み で あ り, そ の cropping が very difficult に で あ る こ と が 従 to の sense で し た. し か し, こ の research に よ り, soft magnetic 気 発 is の origin が D03 rules within the structure の Al atoms で あ る こ と が interpret さ れ and low degree of atomic rules の に い soft magnetic 気 features が 発 now す る Al concentration が raised す る こ と が Ming ら か に な り ま し た. Film に お け る atomic rules degrees は film-forming の after thermal 処 reason temperature に よ っ て easy に suppression may で あ る た め, hiroo van 囲 の of domain で セ ン ダ ス ト film の optimal れ た soft magnetic 気 features が may be presently と な り ま し た. Cropping さ れ た セ ン ダ ス ト film は, TMR セ ン サ に 応 with が expect さ れ る material で, existing の material よ り も optimal れ た soft magnetic 気 features を shown す た め, そ の sensitivity に を jump up さ せ る new し い material と し て expect さ れ ま す. This study に よ り, soft magnetic 気 を shown す セ ン ダ ス ト film を easy に cropping す る method が Ming ら か に な っ た た め, セ ン ダ ス ト な soft magnetic 気 properties of alloy は, 伝 material と し て だ け で な く, most apex ス ピ ン ト ロ ニ ク ス material と し て び を light foot bath again び る こ と と な り ま し た. は こ の よ う な new し い materials, 応 first の デ バ イ ス の high performance を leap に め る possibility を secret め て い る た め, TMR セ ン サ の sensitivity を drama に upward さ せ る こ と が expect さ れ ま す. ま た, this study を き っ か け に, TMR セ ン サ outside の ス ピ ン ト ロ ニ ク ス デ バ イ ス へ の 応 も see according to え の possibility, the future セ ン ダ ス ト films の が accelerate し て い く こ と も expect さ れ ま す.

项目成果

Guidelines for attaining optimal soft magnetic properties in FeAlSi films

FeAlSi 薄膜获得最佳软磁性能的指南

• DOI: 10.1063/5.0086322
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Akamatsu Shoma;Oogane Mikihiko;Tsunoda Masakiyo;Ando Yasuo
• 通讯作者: Ando Yasuo

ＦｅＳｉＡｌ合金薄膜およびＦｅＳｉＡｌ合金薄膜の製造方法、ならびに、磁気センサ

FeSiAl合金薄膜、FeSiAl合金薄膜的制造方法以及磁传感器

• 发表时间: 2022

Characterization of the TMR properties in MTJs with FeAlSi epitaxial free layer

具有 FeAlSi 外延自由层的 MTJ 中 TMR 特性的表征

• 发表时间: 2022
• 作者: ○S. Akamatsu;M. Oogane;M. Tsunoda and Y. Ando
• 通讯作者: M. Tsunoda and Y. Ando

TMR properties in MTJs with epitaxial FeAlSi free layer

具有外延 FeAlSi 自由层的 MTJ 的 TMR 特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇S. Akamatsu;T. Nakano;M. Tsunoda;Y. Ando;M. Oogane
• 通讯作者: M. Oogane

東北大学プレスリリース

东北大学新闻稿