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。

隧道键合中由隧道磁性效应代表的自旋依赖性传导现象的发现极大地有助于开发新的Spintronics设备，例如非挥发性记忆。但是，由于这些要素是被动元素，因此必须与半导体晶体管等复合，这是能力增加的负面影响。因此，非常需要在Spintronics元素本身中添加诸如开关功能和放大功能之类的功能，并将其转换为活动元素。在这项研究中，它旨在开发自旋兰斯塔作为隧道连接的活跃元素。在最初的计划中，目的是实现与超薄中间层的双隧道粘结中共振隧道的效果，但是在技术上很难在绝缘层上产生超薄的薄膜恶化金属层，因此，这更简单。特定元素结构是一种结构，其中上述隧道键合仅放在磁性稀疏的一部分上，并且隧道粘结的电阻是由旋转不平衡电流引起的磁壁的电流驱动来执行的在细线中流动。此外，由于驱动器部分是金属细线，因此输出部分是隧道的连接，因此可以轻松实现电压放大。目前，该结构正在用于专利。在第一年，第一个目的是阐明稀疏线中磁性壁的当前驱动器的动力学，并创建了Ni_ <80> Fe_ <0>合金（Pamaloy）的Ni_ <80> Fe_ <0>。频率。由于使用正常各向异性磁电阻效应的动力学检测非常敏感，因此已经建立了使用自旋torque二极管效应的高输出检测方法。这种检测方法研究了磁壁细线中具有各种宽度和形状的磁性壁的运动，并成功地观察了涡流磁壁中高频率电流诱导的共振运动。还很明显，可以通过较小的外部磁场的适应来切换这种共鸣的磁壁。这些成就将在春季社会和应用物理社会中宣布。