極薄グラニュラー薄膜の単電子トンネル効果を利用した巨大磁気低抗材料の開発

利用超薄颗粒薄膜单电子隧道效应开发巨磁低阻材料

• 批准号: 13750645
• 负责人: 三谷 誠司
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750645/
• 关键词: 単電子トンネリング; 巨大磁気抵抗; グラニュラー薄膜; ナノ構造; スピン依存トンネリング; 電流電圧特性; クーロンブロッケイド; クーロン階段

トンネル磁気抵抗効果(TMR)の磁気記録分野での応用を目指して。アルミナをトンネル障壁層としたコンベンショナルなプラナー型強磁性トンネル接合の研究が進んでいる。しかし、磁気記録の将来を展望した場合には、より大きなTMRやTMRに附随した新規機能性の開拓が不可欠であり、近年、TMRに関し種々の新しい試みがなされている。単電子トンネル効果を利用したTMRでは、通常のトンネル接合以上の大きさのTMRが期待されることに加えて、動作電圧によってTMRを制御できる可能性がある。本研究では数ナノから数十ナノメートルの極薄のCo-Al-Oグラニュラー薄膜を上下電極で挟んだナノ構造試料を作製し、膜面垂直方向のトンネル電流におけるスピンに依存した単電子トンネル効果を調べた。電子線リソグラフィー法によりサブミクロンサイズの試料を作製し、トンネル電流を調べた。昨年までの試料に比べて、試料作製上の細かな工夫を行っており、試料によってはS/N比にすぐれた測定ができた。以前と同様にTMRの振動現象等を観測したが、特に注目すべき結果はinverse TMRである。実験的確証を得るため、磁気抵抗曲線の詳細な測定を行った結果、クーロン階段の立ち上がり部分のみで生じていることが分かった。バイアス電圧によってTMRの符号が制御できることを示しており、新規機能性として注目すべき結果である。発現メカニズムの解明については、今後の課題であるが、微粒子中でのスピン蓄積効果やキャパシタンスの磁場効果などの可能性が考えられ、物理的興味も提供するものである。

旨在应用于隧道磁电阻效应（TMR）的磁记录场。正在进行与氧化铝作为隧道屏障层粘合的常规式隧道键合的研究。但是，如果您查看磁记录的未来，那么与较大的TMR和TMR相关的新功能的发展至关重要，并且近年来，已经对TMR进行了各种新尝试。使用单个电动隧道效应的TMR除了预期的TMR外，可以通过工作电压来控制TMR，而不是正常的隧道连接。在这项研究中，产生了来自上和下部电极中几个纳米的薄膜的纳米结构样品，并且单个电隧道效应取决于垂直隧道电流中的旋转。创建了电子射线光刻方法来创建sammicrons大小样本并检查了隧道电流。与样品相比，直到去年为止，样本已详细介绍，根据样品的不同，测量在S/N比非常好。和以前一样，我们观察到TMR的振动现象，但特别值得注意的结果是逆TMR。磁电阻曲线的详细测量以获得实验精度，发现仅发生了库隆楼梯的上升部分。它表明TMR的代码可以由偏置电压控制，并且是新功能的显着结果。关于阐明表达机制，这是将来的挑战，但它也提供了物理的兴趣，例如细颗粒中的自旋积累效应和电容的磁场效应。

项目成果

S.Mitani: "Structure and tunnel magnetoresistance in Fe/MgF_2/Co junctions with an oxide seed layer on an Fe bottom electrode"Journal of Applied Physics. 91(in press). (2002)

S.Mitani：“Fe/MgF_2/Co 结中具有 Fe 底部电极上的氧化物种子层的结构和隧道磁阻”应用物理学杂志。