【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23IT0026
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 / Tokyo Tech.
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
膜加工・エッチング/ Film processing/etching,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
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
東工大 中川研
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
桝田 功貴,山田 海衆
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
宮本恭幸教授
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（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-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三端子および四端子のMTJ素子をそれぞれ作製した．
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．非線形的な特性から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文献の報告値と同程度であった．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．同一のデバイスで磁気抵抗測定もしたが、磁化特性に対応するような信号は得られなかった．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1
Fig. 2
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.・共同研究者：東京工業大学中川茂樹教授・桝田功貴, 佐々木康宣, 高村陽太, 中川茂樹, “超磁歪SmFe2/CoFeB/MgO/CoFeB-磁気トンネル接合構造の結晶構造解析,” 第70回応用物理学会春期学術講演会, 15p-PA01-15, 上智大学四谷キャンパス, 2023年3月15日.・佐々木康宣, 白倉孝典, 桝田功貴, 高村陽太, 中川茂樹, “垂直磁気異方性を有するSmFe2に作用するスピン軌道トルクの検出,” 第70回応用物理学会春期学術講演会, 17a-D704-4, 上智大学四谷キャンパス, 2023年3月17日.
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.
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