ホイスラー合金を用いた強磁性エピタキシャルトンネル接合の製作技術と特性評価の研究

霍斯勒合金铁磁外延隧道结制备技术及性能评价研究

基本信息

批准号：
06J04338
负责人：
丸亀孝生
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Hokkaido 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

项目摘要

本研究では,これまでに,Co系ホイスラー合金に属するCo_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al(CCFA)の単結晶MgO基板上へのエピタキシャル成長を実証するとともに,これらの単結晶エピタキシャル薄膜とMgOトンネルバリアを組み合せた単結晶エピタキシャルMTJ(CCFA-MTJ)を製作し,室温において比較的高いTMR比である室温で42%を実証した.しかし,この以前に報告したCCFA-MTJにおけるCCFA薄膜の組成はCo_<2.0>Cr_<0.61>Fe_<0.38>Al_<0.81>と,フルホイスラー合金Co_2YZの本来の2:1:1の組成比に対し無視できない組成ずれを有していた.これに対して,本年度の研究成果として,保磁力差型CCFAIMgO/Co_<50>Fe_<50>MTJにおいて,CCFA薄膜の組成を化学量論的な値に近づけることにより,室温で90%(4.2Kで240%)に達するTMR比が得られた.さらに,上部強磁性Co_<50>Fe_<50>電極に対して反強磁性体を用いて交換バイアスを与えた構造の,交換バイアス型エピタキシャルCCFA/MgO/Co_<50>Fe_<50>MTJを製作し,室温で109%,4.2Kで317%の高いTMR比が得られた.また,得られたTMR比よりB2構造を有するエピタキシャルCCFA薄膜の実効的なスピン偏極率を見積もったところ,4.2Kで0.88(室温で0.57)の高い値が得られた.この結果より,コヒーレントトンネリングによりエピタキシャルCCFA/MgO/Co_<50>Fe_<50>MTJのTMR比が増大している可能性が示唆された.以上の結果より,Co系ホイスラー合金薄膜の本質的に高いスピン偏極率を活用する上で,すべての層が単結晶エピタキシャル成長の強磁性トンネル接合の構造が有用であることを示した.

在本研究中，我们展示了Co基Heusler合金的Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al（CCFA）在单晶MgO衬底上的外延生长，并且制作了结合 MgO 隧道势垒和 MgO 薄膜的单晶外延 MTJ（CCFA-MTJ），并在室温下表现出 42% 的相对较高的 TMR 比率。 TJ中CCFA薄膜的成分为Co_<2.0>Cr_<0.61>Fe_<0.38>Al_<0.81>，与原来的全Heusler合金2:1:1成分比有不可忽略的成分偏差Co_2YZ。另一方面，今年的研究结果是，在矫顽力微分型CCFAIMgO/Co_<50>Fe_<50>MTJ中，通过使CCFA薄膜的组成更接近化学计量值，（在4.2K此外，获得了具有如下结构的交换偏压型外延CCFA/CCFA：其中使用反铁磁材料将交换偏压施加到上铁磁Co_50Fe_50电极。我们制作了<50>Fe_<50>MTJ，并在室温下获得了109％的高TMR比，在4.2K下获得了317％的TMR比。获得的TMR比还表明，有效估计自旋极化结果，在4.2K下获得了0.88的高值(在室温下为0.57)。该结果表明外延CCFA/MgO/Co_ 50 Fe_ 50 MTJ的TMR比由于相干隧道效应而增加。上述结果表明，其中所有层均通过单晶外延生长来生长的铁磁隧道结结构对于利用Co基霍斯勒合金薄膜固有的高自旋极化是有用的。