【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23BA0007
利用課題名 / Title
スピントロニクス材料の評価と素子作製
利用した実施機関 / Support Institute
筑波大学 / Tsukuba Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by 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）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
PVD,スパッタリング/ Sputtering,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ワイヤーボンディング/ Wire Bonding,イオンミリング/ Ion milling,電子分光/ Electron spectroscopy,エレクトロデバイス/ Electronic device,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device
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)
柳原 英人
所属名 / Affiliation
筑波大学数理物質系
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
高橋大智,塚本龍平
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
谷川俊太郎
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
BA-009：パターン投影リソグラフィシステム
BA-025：終点検出器付き イオンミリング
BA-002：スパッタリング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
非共線的なねじれたスピン構造（空間的に非整合な磁気構造）に注目し、この磁気構造をもつ材料に生じる新たな電流-スピン流変換現象について包括的な評価を行うことを最終的に目指している。交換結合を利用して磁気異方性主軸の異なる２つの磁性膜界面に「ねじれたスピン構造」を発現させることで、空間反転対称性の破れに起因した電流と磁化との結合を伴う非自明な磁気伝導現象について、その基礎学理を種々の実験によって明らかにすることを目的として研究を進めた。
実験 / Experimental
試料はFe薄膜を垂直磁化膜となるコバルトフェライト上に反応性マグネトロンスパッタリング法を用いて成膜した。パターン投影リソグラフィーを用いてホールバーパターンを作製し、イオンミリングを用いてホールバーとした。この試料の室温での異常ホール効果測定を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
異常ホール効果（AHE）測定を用いてFe層のみの磁化曲線を測定した結果を図１に示す。コバルトフェライトに比べてFe層の膜厚は薄いため、Feの磁化過程は、コバルトフェライトの垂直磁気異方性に強く影響を受けている。とくに零磁場状態で負の残留磁化を示していることから、Feとコバルトフェライト間には、界面で負の交換結合が生じていることがわかる。界面付近でののスピンねじれを評価するためにシミュレーションとの比較を行う必要がある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 Fe/CoFe2O4(001)のFe層の異常ホール効果
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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