Si/Al界面のナノスケール傾斜制御と高効率スピン流生成に関する研究
Si/Al界面纳米级倾斜控制及高效自旋电流产生研究
基本信息
- 批准号:22K20359
- 负责人:
- 金额:$ 1.83万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
- 财政年份:2022
- 资助国家:日本
- 起止时间:2022-08-31 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究の目的は電気伝導度勾配を生み出すSi-Al傾斜材料の作製、成膜・熱処理条件による傾斜制御とスピン流生成特性変化の定量化を通したスピン渦度結合の物理の解明である。本年度はSi-Al傾斜材料/強磁性体薄膜を数種類の成膜条件で作製し、スピン流生成効率を定量評価した。スパッタ圧力、成膜速度によってスピントルク効率が異なることを発見し、最大のスピントルク効率を示す条件の試料についてST-FMR法とダンピング変調法の2種類の手法で評価した。我々はどちらの手法においてもSi-Al傾斜導入によってスピントルク効率が増大する結果および、傾斜幅が小さいほどトルク効率が大きいという傾向を観測した。これにより、組成傾斜とスピン流生成の相関を強く示唆する証左を得たと言える。また、本年度は当初の予定を早めSiAl傾斜材料に対して熱処理を加える実験も遂行した。Si-Al傾斜材料/NiCu膜を成膜後に真空中(<10^-4 Pa)にて150、250、350℃の各温度で30分熱処理を加えた後、微細加工を施しST-FMR測定を行った。その結果250℃の熱処理後の試料ではNiCuの飽和磁化が半減、300℃の熱処理では強磁性共鳴信号が全く見えないという結果となった。これは熱処理によってAl/NiCu界面での原子混合が生じ、NiCuの磁化が失われたことが原因と考えられる。このAl/NiCu界面拡散は本研究の目的であるSi/Al界面の熱処理制御とその評価の妨げになる問題である。これはプロセスの改善(成膜中アニール)、Al/NiCu界面へのバリア材料導入などの検討を行い来年度計画の「熱処理条件による傾斜構造制御」を遂行する必要があることが明らかとなった点で重要な知見である。
本研究的目的是通过制造产生电导率梯度的 Si-Al 梯度材料、薄膜形成和热处理条件的梯度控制以及自旋电流产生变化的量化来阐明自旋涡耦合的物理原理特征。今年,我们在几种不同的沉积条件下制备了Si-Al梯度材料/铁磁薄膜,并定量评估了自旋电流的产生效率。我们发现自旋扭矩效率根据溅射压力和沉积速率而不同,并使用两种方法(ST-FMR 方法和阻尼调制方法)在显示最大自旋扭矩效率的条件下对样品进行了评估。在这两种方法中,我们观察到通过引入 Si-Al 斜率可以提高自旋扭矩效率,并且斜率宽度越小,扭矩效率越高。因此,我们可以说我们已经获得了强有力的证据,表明成分梯度和自旋电流产生之间存在相关性。此外,今年我们还提前进行了对SiAl梯度材料进行热处理的实验。形成Si-Al梯度材料/NiCu膜后,在真空(<10^-4 Pa)中在150、250和350℃各温度下进行30分钟热处理,然后进行微加工和ST-FMR测量。 我做到了。结果,在250℃热处理后样品中NiCu的饱和磁化强度减半,并且在300℃热处理后根本看不到铁磁共振信号。这被认为是由于热处理导致 Al/NiCu 界面处的原子混合和 NiCu 磁化强度的损失。这种Al/NiCu界面扩散是阻碍Si/Al界面的热处理控制和评估的问题,这也是本研究的目的。这是因为,我们清楚需要改进工艺(成膜过程中的退火),在Al/NiCu界面引入势垒材料,并实施明年的“利用热处理条件控制梯度结构”的计划。 ”这是一个重要的发现。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Si/Al組成傾斜材料における非相反スピン変換
Si/Al成分梯度材料中的非互易自旋转换
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:洞口泰輔,C. He;Z. Wen,大久保忠勝,三谷誠司, 介川裕章,藤本純治;山野井一人;松尾衛;能崎幸雄
- 通讯作者:能崎幸雄
Spin Torque Generation using Si/Al Compositional Gradient Material
使用 Si/Al 成分梯度材料生成自旋扭矩
- DOI:
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:T. Horaguchi;C. He;Z. Wen;T. Ohkubo;K. Hono;S. Mitani; H. Sukegawa;J. Fujimoto;K. Yamanoi;M. Matsuo;and Y. Nozaki
- 通讯作者:and Y. Nozaki
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