エピタクシアル・トンネル接合膜・センサー材料

外延隧道结薄膜/传感器材料

• 批准号: 12875131
• 负责人: 山本 雅彦
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875131/
• 关键词: 薄膜; 人工格子; 磁性; センサー; 電気伝導性; トンネル接; エピタキシャル成長; トンネル接合

スピントンネル磁気抵抗効果を利用したトンネル接合膜は,将来の超高密度メモリーの開発につながり強く期待されているが,現在,非常に薄い絶縁層膜を均一に作製することが困難であるため,スピントンネル磁気抵抗効果の物理的なメカニズムを解明するうえで障壁になっており,再現性のあるトンネル接合特性を持つた高品位の接合膜の作製と系統的な特性評価が求められている.このような背景のもと,本研究は,強磁性層の構成元素,絶縁層の種類と膜厚,エピタクシアル配向面等の設計を変えた高品位なトンネル接合膜を作製するための基礎的知見を得ること、スピントンネル磁気抵抗特性を評価することを目指して,系統的な研究を行なった.MgO(001),SrTiO_3(001),Al_2O_3(サファイア)(O001)基板上に強磁性兀素Fe、Coを蒸着して構造および表界面平坦性を調べた研究では、Feは,Al_2O_3(0001)上にFe(110)//Al_20_3(0001)(3方位)を保って,膜厚0.1-3.0nmの範囲では、島状成長したが,その後熱処理すると平坦化した.SrTiO_3(001)上では,Fe(001)[110]//SrTiO_3(001)[100]を保って成長したが,表面平坦性は膜厚により変化した.このように,結晶方位関係、平坦性についての知見を系統的に得ることが出来,トンネル接合膜センサー材料の進展に役立つ基礎的知見を得た.次に、ZnOをスペーサーとした[Fe/ZnO]多層膜,[Co/ZnO]多層膜を作製し,界面構造と磁気特性、電気伝導性について調べた研究では,(a)Fe/ZnOの界面では相互拡散は起っていない,(b)Co/ZnOでは,相互拡散層は,0.3nm程度である,(c)ZnOの薄膜にかかわらず,ZnO層は高抵抗率を有する結晶化半導体層,あるいは絶縁体層である,ことが明らかになり,いずれの多層膜も,センサー材料として有望であることが明らかになった.

高度期望使用自旋隧道磁场效果的隧道连接膜在将来会导致超高密度记忆的发展，但是目前很难统一地制造极度薄的绝缘层膜，这是阐明自旋磁力磁场效应的高度构成型和重新构造的隧道的物理机制的障碍 特征。基于此背景，该研究显示了铁磁层的绝缘层的组成元素和类型。我们进行了系统研究，旨在获得基本知识，用于制造具有不同设计的高质量隧道连接膜，具有不同的薄膜厚度，外延取向表面，并评估自旋隧道磁场的特性。在一项研究中，在MGO（001），SRTIO_3（001），AL_2O_3（sapphire）（O001）基质中沉积了铁磁元素Fe和Co的研究，以研究结构和表面界面平面度，FE为Fe（110）// Al_20_3 on al_20_3 on al_2o_3（0001）。岛屿在维持（0001）（3个方向）的同时，在膜厚度为0.1-3.0 nm的范围内生长，但随后通过热处理扁平。在SRTIO_3（001）上，它在保持Fe（001）[110] // srtio_3（001）[100]的同时生长，但是表面平坦度随膜厚度而变化。因此，我们能够系统地获得有关晶体取向关系和平坦度的知识，以及对隧道连接膜传感器材料的发展非常有用的基本知识。接下来，我们将ZnO用作垫片。 A study on the interface structure, magnetic properties, and electrical conductivity of [Fe/ZnO] multilayer films were fabricated and investigated the interface structure, magnetic properties, and electrical conductivity revealed that (a) no interdiffusion occurred at the interface of Fe/ZnO, (b) Co/ZnO, the interdiffusion layer was about 0.3 nm, and (c) ZnO layer was a crystallized semiconductor layer or an无论ZnO的薄膜如何，绝缘层具有高电阻率，并且两种多层膜都是有希望的传感器材料。

项目成果

Ryoichi Nakatani, Masahiko Yamamoto, Hirotaka Yakame, Yasuhiro Kamada, Yoshio Kawamura: "Uniaxial magnetic anisotropy of Ni-Fe films exchange-coupled with Fe dot-arrays"J. Magn. & Magn. Mater.. (印刷中).

Ryoichi Nakatani、Masahiko Yamamoto、Hirotaka Yakame、Yasuhiro Kamada、Yoshio Kawamura：“Ni-Fe 薄膜与 Fe 点阵列交换耦合的单轴磁各向异性”J。

Yasuhiro Kamada,Masaya Sakaguchi,Daisuke Takama and Masahiko Yamamoto: "Magnetic Properties and Interface Structure of Co/La and Co/LaHX Multilayers"Digests of 8th Int.Conf.on Ferrites,. 267 (2000)

Yasuhiro Kamada、Masaya Sakaguchi、Daisuke Takama 和 Masahiko Yamamoto：“Co/La 和 Co/LaHX 多层膜的磁性和界面结构”第八届铁氧体国际会议摘要。

Yasuhiro Kamada, Akihiro Ito, Daisuke Takama, Masahiko Yamamoto: "Effects of hydrogenation on structure, transport and magnetic properties of the multilayers composed of transition metals and rare-earth metals"J. Trans. Magn. Soc. Japan. 2・2(印刷中). (2002)

Yasuhiro Kamada、Akihiro Ito、Daisuke Takama、Masahiko Yamamoto：“氢化对过渡金属和稀土金属组成的多层膜的结构、传输和磁性的影响”J. Trans. （正在出版）。

Yasuhiro Kamada, Yoshitaka Hitomi, Toshiki Kingetsu, Masahiko Yamamoto: "In situ observation of epitaxial growth of [Au/Co/Cu] and [Cu/Co/Au] superlattices and their magnetic interface anisotropies"J. Appl. Phys.. 90・10. 5104-5110 (2001)

Yasuhiro Kamada，Yoshitaka Hitomi，Toshiki Kingetsu，Masahiko Yamamoto：“[Au/Co/Cu]和[Cu/Co/Au]超晶格的外延生长及其磁界面各向异性的原位观察”J。・10. 5104-5110 (2001)

Gyu Bong Cho, Yasuhiro Kamada, Masahiko Yamamoto: "Studies of self-organized steps and terraces in inclined SrTiO_3 (001) substrate"Jpn. J. Appl. Phys.. 40・7A. 4666-4671 (2001)

Gyu Bong Cho、Yasuhiro Kamada、Masahiko Yamamoto：“倾斜 SrTiO_3 (001) 基板中的自组织台阶和梯田的研究”Jpn. Phys. 40・7A (2001)。