独自低温金属蒸着法による酸化物エレクトロニクスの革新

使用独特的低温金属沉积方法进行氧化物电子学创新

基本信息

批准号：
22K18293
负责人：
Le DucAnh
金额：
$ 16.64万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

SrTiO3（STO）基板上に強磁性酸化物LaSrMnO3（LSMO）（La:Sr比＝0.67:0.33、膜厚～10 nm）の高品質ヘテロ接合を分子線エピタキシー装置（MBE）で結晶成長した。LSMOはキュリー温度が室温以上（～370K）で、フェルミレベルでスピン偏極率100％（ハーフメタリック状態）になることが知られており、スピントロニクスに非常に有望な酸化物材料である。我々が電子線描画装置を用いてLSMO薄膜を覆ったレジスト上にナノメートルの窓を開け、Arイオンを照射することによりLSMOを部分的に金属・絶縁体転移を起こす新しい方法を開発した。これによってLSMO薄膜面内に強磁性金属/トンネルバリア/強磁性金属構造を自由自在に作製することに成功した。特に金属LSMO電極2枚の磁化が平行・反平行に制御すると140％も大きいトンネル磁気抵抗効果を観測した（観測温度：2K）。本結果はプレナー型スピンバルブ効果の中で世界最大の磁気抵抗効果を実現したと言え、Si上の同じデバイス構造における磁気抵抗（～0.1%）を遥かに超えた。このトンネル磁気抵抗効果は温度が上昇すると共に減少しながら150Kまで観測できた。さらに、STO基板上に犠牲バッファー層であるSr3Al2O6(SAO)をMBEで結晶成長にも成功した。STO/SAO材料構造の上に真空一貫で強磁性LSMO薄膜を成膜し、水中でSAOが溶けることを利用して超薄膜LSMO（サイズ～10μm^2）を剥離法で作製することにも成功した。剥離されたLSMO膜は界面の磁気特性がより丈夫になることが期待でき、フレキシブル素子の実現に有望と共に、前半のLSMOによるプレナー型磁気トンネル接合構造を作製すればより高い動作温度が実現できると期待される。

在SRTIO3（Sto）底物上，使用分子束上观型（MBE）生长了在SRTIO3（STO）底物上生长的铁磁氧化物LASRMNO3（LSMO）（LSMO）（LA：SR比率= 0.67：0.33，膜厚度〜10 nm）的高质量异质结。众所周知，LSMO的居里温度高于室温（高达370K），并且在费米水平上具有100％的自旋极化（一半金属状态），这使其成为一种非常有前途的氧化氧化物材料。我们已经开发了一种新的方法，该方法通过使用电子束绘制设备打开抗抗LSMO薄膜的纳米窗口，从而部分导致金属胰蛋白过渡到LSMO，并用AR离子照射。这导致创建铁磁金属/隧道屏障/铁磁金属结构在LSMO薄膜表面中自由地创建。特别是，当两个金属LSMO电极的磁化受到平行和反平行的控制时，观察到隧道磁路效应的磁磁效应高达140％（观察到的温度：2K）。该结果表明，在SI上，同一设备结构中，均超过了世界上最大的磁性旋转阀效应（高达0.1％）。随着温度的升高，可以观察到150K的隧道磁场效应。此外，牺牲缓冲层SR3AL2O6（SAO）也成功地使用了STO底物上的MBE生长。在真空中的sto/sao材料结构上形成了铁磁LSMO薄膜，并通过利用sao溶解在水中的事实来成功地剥离膜，从而成功地制造了超薄的LSMO（最大尺寸为10μm^2）。预计剥皮的LSMO膜在界面处具有更强的磁性特性，并且可以预期可以实现柔性设备，并且可以通过在上半场使用LSMO制造平面型磁性隧道连接结构来实现较高的工作温度。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

世界最高効率のスピン流電流変換を酸化物で実現

使用氧化物实现世界上最高效的自旋电流转换

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Gate current modulation of current in the metal-insulator transition region of La0.67Sr0.33MnO3

La0.67Sr0.33MnO3金属-绝缘体过渡区电流的栅极电流调制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tatsuro Endo;Shun Tsuruoka;Yuriko Tadano;Shingo Kaneta-Takada; Le Duc Anh;Masaaki Tanaka;and Shinobu Ohya
通讯作者：
and Shinobu Ohya

Giant spin-valve effect in planar spin devices using an artificial implemented nanolength Mott-insulator region

使用人工实现的纳米长度莫特绝缘体区域的平面自旋器件中的巨大自旋阀效应

DOI：
10.1002/adma.202300110
发表时间：
2023
期刊：
Advanced Materials
影响因子：
29.4
作者：
T. Endo;S. Tsuruoka;Y. Tadano;S. Kaneta-Takada;Y. Seki;M. Kobayashi;L. D. Anh;M. Seki;H. Tabata;M. Tanaka;and S. Ohya
通讯作者：
and S. Ohya

Giant spin-valve effect in oxide-based lateral nano-scale channel devices

氧化物横向纳米级通道器件中的巨大自旋阀效应