【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.04.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22IT0011
利用課題名 / Title
磁歪フリー層を持つトンネル磁気抵抗変化素子の作製
利用した実施機関 / Support Institute
東京工業大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
リソグラフィ, 成膜, 膜加工・エッチング
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
高村 陽太
所属名 / Affiliation
東京工業大学工学院電気電子系
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
桝田功貴,黄童雙,佐々木康宣,金子忠幸,仁田帆南
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
梅本高明
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-004：マスクレス露光装置
IT-012：リアクテブイオンエッチング装置
IT-024：触針式段差計
IT-037：クリーンルーム付帯設備一式
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
超低消費電力な磁気抵抗メモリ素子として，応力アシスト磁化反転を実現できるピエゾエレクトロニック磁気トンネル接合（PE-MTJ）を我々のグループが提案している．本研究では，その磁歪材料SmFe2を含む磁気トンネル接合デバイス部分の試作を行った．
実験 / Experimental
当研究室で成膜した磁歪材料を含む磁性多層膜の上に塗布したレジストをマスクレス露光装置（Maskless exposure system）でパターニングした．さらに，イオンミリングによるドライエッチやRFスパッタによるパッシベートSiO2の成膜，Alの抵抗加熱蒸器などを組み合わせて2端子のMTJ素子を作製した．
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 1に加工後の磁気トンネル接合の断面図を示す．熱処理を工夫し，磁気抵抗信号が大きくなるような結晶配向を持たせた．Fig. 2に対応するデバイスの電流-電圧(IV)特性を示す．非線形的な特性はダイレクトンネルにより伝導が生じていることがわかる．また，Simmonsの式によるフィットで求めたバリアハイトや膜厚は熱処理の効果を反映させたものとなった．以上より，SmFe2の磁気トンネル接合の電気的計測には成功した．今後は磁気伝導特性を測っていくこととなる．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 作製したデバイス
Fig. 2 電流―電圧特性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献 Y.
Takamura, et al., Solid-State Electronics, 128, 194, 2016.
・JST CREST情報担体、3次元磁気メモリ（課題番号JP MJCR21C1）.
・共同研究者：東京工業大学中川茂樹教授
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- ・K. Masuda, Y. Sasaki, Y. Takamura, S. Nakagawa, “Crystallographic analysis of SmFe2/CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions,” the 70th JSAP Spring Meeting, 15p-PA01-15, Sophia Univ., Tokyo, March 2023.
- ・Y. Sasaki, T. Sirokura, K. Masuda, Y. Takamura, S. Nakagawa, “Detection of spin-orbit torque on magnetostrictive SmFe2 thin films with perpendicular magnetic anisotropy for piezoelectronic magnetic tunnel junctions,” the 70th JSAP Spring Meeting, 17a-D704-4, Sophia Univ., Tokyo, March 2023.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件