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J-GLOBAL ID：201802225895324466   整理番号：18A2026690

240%以上の大きな磁気抵抗を持つ高(001)集合組織化MgAl2O4ベース磁気トンネル接合【JST・京大機械翻訳】

Highly (001)-textured MgAl₂O₄-based magnetic tunnel junctions with large magnetoresistance over 240%.

著者 (7件)： Tiar I. (Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba, Japan) ,  Sukegawa H. (Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba, Japan) ,  Xu X. (Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba, Japan) ,  Belmoubarik M. (Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba, Japan) ,  Lee H. (Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba, Japan) ,  Kasai S. (Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba, Japan) ,  Hono K. (Research Center for Magnetic and Spintronic Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba, Japan)
資料名： IEEE Conference Proceedings  (IEEE Conference Proceedings)
巻： 2018  号： INTERMAG  ページ： 1  発行年： 2018年 
JST資料番号： W2441A  資料種別： 会議録 (C)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 最近,MgAl_2O_4スピネル系酸化物(Mg-Al-O)が,磁気トンネル接合(MTJ)[1]における障壁材料のMgOの代替として研究されている。室温(RT)において300%以上のトンネル磁気抵抗(TMR)比が,コヒーレントなトンネリング機構[1],[2]によるエピタキシャルMg-Al-OベースのMTJにおいて観察された。それにもかかわらず,CoFeB電極と組み合わせた多結晶Mg-Al-O系MTJは,非晶質CoFeB[3]上に成長させたMg-Al-Oにおける(001)集合組織の欠如により大きなTMR比を示さなかった。したがって,CoFeB上に高度に(001)組織化されたMg-Al-Oを達成することは,工業的に実行可能な多結晶スピネルベースのMTJを実現する上で重要である。ここでは,Mg-Al-OとCoFeB[4]の間のCoFe/MgO挿入を用いて実現した(001)組織化Mg-Al-O障壁を報告する。挿入は高度に組織化したMg-Al-O(001)障壁を得るために有効なテンプレート層として働いた。RTで240%を超える大きなTMR比が多結晶CoFeB/Mg-Al-O/CoFeB MTJで得られた。Si/SiO_2基板/Ta(5)/Ru(10)/Ta(5)/Co_20Fe_60B_20(CoFeB)(5)/Co_75Fe_25(CoFe)(1)/MgO(5)/Co(5)/Ta(5)/Ru(5),(nmの厚さ)の擬スピンバルブ型MTJスタックをRT(ベース圧力1x10~6Pa)でRF/DCマグネトロンスパッタリングシステムを用いて調製した。Mg-Al-O層は,Mgに富むMg_2Al-O_xとAlに富むMgAl_2-O_xのMg-Al組成を有する2つの異なる焼結ターゲットからのRFスパッタ[5]であった。このスタックを,電子ビームリソグラフィ,フォトリソグラフィー,およびArイオンエッチングを用いて,楕円柱(200x400nm~2)にパターン化した。その後,MTJを500°Cでポストアニールした。磁気輸送測定は,面内磁場下でDC4プローブ法によりRTで行った。微細構造解析のために,高分解能走査透過型電子顕微鏡(STEM)イメージングを,収差プローブ補正器を装備したFEI G280-200 Titan透過型電子顕微鏡を用いて行った。図1は,t_MgO=0.7nmのMgAl_2-O_xMTJスタックの断面明視野STEM画像を示した。(001)配向を有するCoFe(B)/Mg-Al-O/CoFe(B)の粒間エピタクシーを観察した。したがって,CoFe/MgO挿入はMg-Al-Oの結晶化を効果的に促進する。加えて,MgO/MgAl_2-O_x二分子層は単一障壁層に変換することを確認した。Mg-Al-O粒内にミスフィット転位は観察されなかった。したがって,コヒーレントトンネリングのための構造的必要条件を満たした。均一なMg-Al-O障壁,すなわちCoFeB/Mg-Al-O/CoFeB(001)構造の形成は,CoFeBベース電極との格子不整合を減少させる可能性が非常に高い。図形2は,Mgに富むMg_2Al-O_xとAlに富むMgAl_2-O_x MTJに対するt_MgOの関数として,TMR比(上部パネル)と抵抗-生成物(RA)(下部パネル)を示す。Mg_2Al-O_x MTJに対するln(RA)対t_MgOの傾向はほとんど線形であり,MgO/Mg_2Al-O_x二重層が広いt_MgO範囲に対して物理的に単一の障壁を形成することを示唆した。TMR比はt_MgOの増加と共に増加し,242%までの大きなTMR比が達成された(図2のインセット)。この顕著なTMR増強は,障壁を通るコヒーレントトンネリングによる非符号化0x0394_1対称性フィルタリング効果に起因すると考えられる。MgAl_2-O MTJに対して,(001)集合組織の損失により,t_MgO<0.3nmに対して,非線形In(RA)領域と非常に小さいTMR比が観察された。従って,MgO挿入とMg-Al組成最適化は,(001)組織化Mg-Al-O障壁を得るために重要である。TMR比の更なる増強は,元素組成とプロセス最適化の微調整を通して期待できる。本研究は,大きなTMR信号出力を有するスピントロニック素子に対する多結晶スピネルベース障壁の工業的実行可能性を実証した。本研究は,科学技術,技術および革新,日本,およびJSPS KAKENHI Grant 16H03852に対する会議のImPACTプログラムによって部分的に支持された。Copyright 2018 The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *アルミニウム ,  結晶化 ,  最適化 ,  微細構造 ,  非晶質 ,  *マグネシウム ,  コヒーレンス ,  多結晶 ,  パターン形成 ,  プローブ ,  透過型電子顕微鏡 ,  トンネル効果 ,  エピタクシー ,  画像処理 ,  酸化マグネシウム

分類 (1件)： 図形・画像処理一般  (JE04010I)

タイトルに関連する用語 (5件)： 磁気抵抗 ,  高 ,  集合組織 ,  MgAl2O4 ,  磁気トンネル接合