フレキシブル基板を利用した歪みによる磁気特性の制御とその応用

利用柔性基底通过应变控制磁性能及其应用

基本信息

批准号：
17J03125
负责人：
太田進也
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度のフレキシブル基板上へのトンネル磁気抵抗（TMR)素子の直接作製に引き続きアニール条件などを調査したところ、最大で２００％程度のTMR比が４５０℃のアニールで実現できることが分かった。更に、１．６％の引張歪みを１０００回印加した後も特性が劣化することのない実用的な素子であることが確認された。また、一部の試料では引張歪みを印加した際に、非常に大きな抵抗変化とそれに伴う高いゲージ率(最大で約１０００)が確認された。フレキシブルTMR素子は従来より磁場センサや情報記録デバイスとして応用されてきた、もしくは応用が検討されているが、そういったデバイスがフレキシブル基板上にも作製できることを示し、フレキシブルエレクトロニクス分野とスピントロニクス分野の融合領域の今後の発展に欠かせない成果である。またこのフレキシブルTMR素子が歪みセンサとしても利用可能であることを示したことで、単なる二分野の融合というだけではなくそれによる新たな技術の芽を見出したと言える。またフレキシブル基板上の磁性薄膜の原子レベルの歪みを放射光を用いることで観察した。上記のようなフレキシブルスピントロニクスデバイスにおいては、基板に加わった歪みがどれだけ磁性層に伝わり、磁性がどれだけ影響を受けるかが重要である。今まであまり用いられてこなかったフレキシブルデバイスにおいてそのような基礎的な調査をした例はなく、非常に価値のある情報である。

在去年在柔性底物上直接制造隧道磁磁性元件（TMR）元件之后，我们研究了退火条件和其他因素，发现通过在450°C退火时，TMR比可达到200％。此外，已经证实，即使在使用1000张拉伸应变为1.6％之后，这是一种实用的装置，也不会恶化。另外，当在某些样品中施加拉伸应变时，观察到非常大的电阻变化和高规格比（最高约1000）。灵活的TMR元素已应用于过去的磁场传感器和信息记录设备，或者被考虑用于应用，但它表明可以在柔性基板上制造此类设备，并且是柔性电子和培训领域之间融合领域的未来发展的重要成就。此外，通过证明这种灵活的TMR元素也可以用作应变传感器，可以说这不仅是两个领域的融合，而且还发现了新技术。此外，使用同步加速器辐射观察到柔性底物上磁性薄膜的原子水平变形。如上所述，在柔性的自旋装置中，重要的是要了解将多少应变传输到磁层上，以及对磁性的影响。迄今为止还没有对尚未使用太多使用的灵活设备进行此类基础研究，并且此信息非常有价值。