JSPS 科学研究費補助金　基盤研究(S)
研究課題
「ナノスケールメモリのための金属・半導体スピントロニクス素子の革新」(2021.7-)

当研究室では、科研費基盤研究(S)において、電荷－スピン結合デバイスの代表である磁気抵抗素子接合のメモリ応用特性を飛躍的に高めるための素子材料の研究を行っています。磁気抵抗素子とは、磁石の性質を有する導体薄膜で絶縁体や半導体や金属を挟み込んだ積層型の素子です。中間層が絶縁体の場合には磁気トンネル接合とよばれ、中間層が導体の場合には巨大磁気抵抗素子とも呼ばれます。各層は数～数十ナノメートル程度の厚みです。中間層の上下の導体に電圧を加えると電流が流れ、上下の二つの磁石の磁化（磁極の向き）が平行な場合と反平行な場合で素子の電気抵抗が変化するトンネル磁気抵抗効果（TMR効果）や巨大磁気抵抗効果（GMR効果)を発現するため、TMR素子やGMR素子とも呼ばれます。これらの素子は、磁気センサーやハードディスクの磁気ヘッドへ応用され、現代社会には欠かすことのできないスピントロニクスデバイスの一つとなっています。
当研究室では、次世代のナノスケール磁気抵抗メモリ実現のため、IV属、酸化物、窒化物半導体とマンガン系磁性体等を用いた「垂直磁化」磁気抵抗素子の研究開発を進めております。本研究は、半導体スピントロニクスの分野で世界を牽引する大阪大学の浜屋教授と共同で、進めております。

代表的な成果

Tunnel magnetoresistance exceeding 100% in magnetic tunnel junctions using Mn-based tetragonal alloy electrodes with perpendicular magnetic anisotropy,
Kazuya Z. Suzuki, Shigemi Mizukami,
AIP Advances, 13 035225-1-035225-7 (2023).
https://doi.org/10.1063/5.0141706

Tracing magnetic atom diffusion with annealing at the interface between CoMn alloy and MnGa layer by X-ray magnetic circular dichroism
J. Okabayashi, K. Z. Suzuki, S. Mizukami
Journal of Magnetism and Magnetic Materials 564, 170163 (2022)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304885322010484