エピタキシャル強磁性2重トンネル接合におけるスピン依存共鳴トンネル効果

外延铁磁双隧道结中自旋相关共振隧道效应

基本信息

批准号：
06J08625
负责人：
野崎隆行
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J08625/
关键词：
スピントロニクストンネル磁気抵抗効果スピントランジスタ

项目摘要

強磁性トンネル接合におけるトンネル磁気抵抗効果に代表されるスピン依存伝導現象の発見は、不揮発性メモリなどの新規スピントロニクスデバイスの発展に大きく寄与している。しかし、これらの素子は受動素子であるため、半導体トランジスタなどとの複合化が必須となっており、大容量化の弊害となっている。そのため、スピントロニクス素子自身にスイッチ機能、増幅機能といった機能性を付与し、能動素子化することが強く望まれている。本研究ではトンネル接合の能動素子化としてスピントランジスタの開発を目指すものである。当初の計画では超薄膜中間層を有する二重トンネル接合における共鳴トンネル効果の実現を目指したが、絶縁層上の超薄膜強磁性金属層の作製が技術的に非常に困難であるため、より簡易に同様の機能性付与が可能である、磁壁駆動型スピントランジスタの実現を試みた。具体的な素子構造としては、磁性細線上の一部にのみ上述のトンネル接合を配置した構造であり、細線中に流すスピン偏極電流によって誘起される磁壁の電流駆動により、トンネル接合の抵抗をスイッチすることが可能である。また、駆動部が金属細線であるのに対し、出力部がトンネル接合であるため、容易に電圧増幅を実現することも可能である。この構造は現在特許申請中である。初年度は、磁性細線中における磁壁の電流駆動のダイナミクスを明らかにする事を第1の目的として、Ni_<80>Fe_<10>合金(パーマロイ)細線を作製し、高周波電流に対する応答を調べた。通常の異方性磁気抵抗効果を用いたダイナミクス検出は非常に感度が低いため、スピントルクダイオード効果を用いた高出力検出法を確立した。この検出法により、種々の幅、形状を有するパーマロイ細線中の磁壁の運動を調べた結果、Vortex磁壁における高周波電流誘起の共鳴運動を観測することに成功した。また、このような共鳴状態にある磁壁は、より小さな外部磁場の印加でスイッチさせることが可能であることも明らかとなった。これらの成果は春に行われる、日本物理学会、応用物理学会にて発表する予定である。

在铁电磁隧道连接中以隧道磁力效应为代表的自旋依赖性传导现象的发现为新的Spintronic设备（例如非挥发性记忆）的发展做出了巨大贡献。但是，由于这些元素是被动元素，因此必须将它们与半导体晶体管结合在一起，并且是增加容量的缺点。因此，非常需要将功能（例如开关功能和放大功能）赋予自旋元素本身，并将其转换为活动元素。这项研究旨在开发自旋晶体管作为隧道连接的活跃装置。最初的计划是在与超薄的层中的双隧道交界处实现谐振隧道效应，但由于在技术上很难在绝缘层上制造超薄的铁磁金属层，因此我们试图实现一个可以更轻松地提供具有相同功能的域壁驱动的自旋晶体管。特定的元素结构是一种结构，在该结构中，上述隧道连接仅在磁性薄导线的一部分中排列，并且可以通过驱动通过流过细线的自旋极化电流引起的域壁的电流来切换隧道连接的电阻。此外，虽然驱动单元是由薄金属电线制成的，但输出单元是隧道交界处，可以轻松实现电压放大。目前，该结构正在申请专利。在第一年，Ni_ <80> Fe_ <10>合金（Permalloy）线制造，其第一个目的是阐明磁线中域壁的当前驾驶动力学，并检查了其对高频电流的响应。由于使用常规各向异性磁阻的动力学检测敏感性极低，因此已经建立了使用自旋扭矩二极管效应的高功率检测方法。通过这种检测方法，我们研究了具有各种宽度和形状的Permalloy薄导线中域壁的运动，并成功地观察了涡流域壁中高频电流引起的共振运动。还显示，可以通过施加较小的外部磁场来切换这种共振状态的域壁。这些结果将在春季在日本物理学会和应用物理学会呈现。