原子層物質スペーサーによる面直電流磁気抵抗素子の高特性化の研究

利用原子层材料隔垫改善垂直电流磁阻元件特性的研究

• 批准号: 17H07376
• 负责人: 李 松田
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-08-25 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H07376/
• 关键词: グラフェン; 二次元物質; ホイスラー合金; 高スピン偏極材料; 磁気抵抗素子; 超高真空化学気相成長法; スピンエレクトロニクス; 磁性; 磁気記録; 先端機能デバイス

本研究では、次世代ハードディスクドライブ（HDD）用の面直電流磁気抵抗（CPP-MR）素子に必要とされる素子の超薄膜化および磁気抵抗（MR）比と素子抵抗（RA）がバランスした特性を実現するため、スペーサー層の新材料として、現在の酸化物および金属材料に代えて、原子層物質のグラフェンおよび六方晶窒化ホウ素（h-BN）などを用いることを提案した。本研究課題得られたの成果は以下の通りである。1.超高真空化学気相成長法のプロセスや原料ガスの分圧・曝露量などの作製条件を工夫することで、高スピン偏極ホイスラー合金薄膜上に単層グラフェンを100%の被覆率で成長する技術を確立することに成功した。上記成果は本提案の素子開発のベースとなる技術であり、同技術を応用することで、ホイスラー合金上へのh-BNや原子層物質混晶体の成長も可能と考えられる。2.ｘ線分光測定による、グラフェン/ホイスラー合金薄膜界面の磁性及び電子状態を調べた。グラフェンとホイスラー合金薄膜の間の化学結合がかなり弱いことが判明した。グラフェンに特有なπバンドの存在や界面近傍までホイスラー合金の結晶構造や磁気的性質が保たれていることなど、素子応用の有望性を示唆する結果が得られた。研究内容を一層充実させた若手研究を採択されたため、本研究課題は辞退となった。若手研究では本研究課題で得られた予備的な成果に基づいて、原子層物質をスペーサーした面直電流磁気抵抗素子の開発を引き続き行う。

在这项研究中，我们的目标是实现下一代硬盘驱动器（HDD）当前垂直磁阻（CPP-MR）元件所需的超薄膜厚度，并平衡磁阻（MR）比率和元件电阻（RA）为了实现这些特性，我们提出使用石墨烯和六方氮化硼（h-BN）等原子层材料作为间隔层的新材料，代替目前的氧化物和金属材料。该研究项目获得的结果如下。 1.通过设计超高真空化学气相沉积工艺和原料气体的分压和暴露量等制造条件，我们能够在高自旋极化霍斯勒合金薄膜上沉积单层石墨烯我们成功地建立了一项能够让我们成长的技术。上述结果是开发该装置的基础技术，通过应用该技术，人们认为可以在Heusler合金上生长h-BN和原子层材料混合晶体。 2.我们利用X射线光谱研究了石墨烯/Heusler合金薄膜界面的磁态和电子态。事实证明，石墨烯和赫斯勒合金薄膜之间的化学键相当弱。结果表明了器件应用的前景，例如石墨烯独特的 π 带的存在，以及即使在界面附近也能保持霍斯勒合金的晶体结构和磁性的事实。该研究项目因选择了一位研究内容更丰富的年轻研究员而被拒绝。基于该研究项目取得的初步成果，年轻的研究人员将继续开发使用原子层材料作为隔离物的垂直电流磁阻元件。

项目成果

Dirac Cone Spin Polarization of Graphene by Magnetic Insulator Proximity Effect Probed with Outermost Surface Spin Spectroscopy

• DOI: 10.1002/adfm.201800462
• 发表时间: 2018-05
• 期刊: Advanced Functional Materials
• 影响因子: 19
• 作者: S. Sakai;Sergei V. Erohin;Z. Popov;Satoshi Haku;Takahiro Watanabe;Y. Yamada;S. Entani;Songtian Li;P. Avramov;H. Naramoto;K. Ando;P. Sorokin;Y. Yamauchi

Effective adsorption and collection of cesium from aqueous solution using graphene oxide grown on porous alumina

• DOI: 10.7567/jjap.57.04fp04
• 发表时间: 2018-02
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: S. Entani;M. Honda;I. Shimoyama;Songtian Li;H. Naramoto;T. Yaita;S. Sakai

MISiS(ロシア連邦)

MISiS（俄罗斯联邦）

Interface-induced perpendicular magnetic anisotropy of Co nanoparticles on single-layer h-BN/Pt(111)

• DOI: 10.1063/1.5010836
• 发表时间: 2018-01
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Takahiro Watanabe;Y. Yamada;A. Koide;S. Entani;Songtian Li;Z. Popov;P. Sorokin;H. Naramoto;M. Sasaki;K. Amemiya;S. Sakai

Graphene/half-metallic Heusler alloy: a new heterostructure towards high-performance graphene spintronic devices

石墨烯/半金属赫斯勒合金：一种面向高性能石墨烯自旋电子器件的新型异质结构

• 发表时间: 2018
• 作者: Songtian Li;Takahiro Watanabe;Yoichi Yamada;Shiro Entani;Pavel B. Sorokin3;Yuya Sakuraba;Kenta Amemiya;Hiroshi Naramto;and Seiji Sakai
• 通讯作者: and Seiji Sakai