課題番号 ：S-16-NI-03
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：コバルトフェライト薄膜を用いたトンネル型スピンフィルター素子に関する研究
Program Title (English) ：Study of spin-filtering effect using cobalt ferrite films
利用者名（日本語） ：成瀬 克芳1)
Username (English) ：K. Naruse1)
所属名（日本語） ：1) 名古屋工業大学　大学院工学研究科
Affiliation (English) ：1) Graduate School of Engineering, Nagoya Institute of Technology

１．概要（Summary ）
伝導電子が持つスピン自由度を電子デバイスに利用するスピントロニクス分野では，効率的なスピン偏極電子の注入法の開発が重要である．半導体中にスピン偏極電子を注入する方法として強磁性絶縁体薄膜を用いたトンネル型スピンフィルター効果が提案されている．本研究では高いキュリー温度を持つ強磁性絶縁体のコバルトフェライト(CoFe2O4)薄膜を用いたトンネル型スピンフィルター効果の観測を目的としている．

２．実験（Experimental）
CoFe2O4薄膜はNd:YAG 2倍波レーザーを用いたパルスレーザー堆積(PLD)法でMgO(001)/TiN上に酸素雰囲気中で製膜した．PLD法ではドロップレットと呼ばれる未分解の材料が基板に付着するために表面平坦性が悪化する．そこで，基板と材料の間に金属板を置いて，完全に分解された材料のみがチャンバー内のガスと衝突して金属板を回り込み，基板に到達して製膜されるシャドウマスク法を用いた．作製した試料は精密形状測定装置や局所磁気測定装置を用いて評価した．
TiN/CoFe2O4/MgO/Fe/Pd構造の磁気トンネル接合(MTJ)素子を作製して，局所電気特性評価装置を用いてスピン偏極電子の生成を確かめた．

３．結果と考察（Results and Discussion）
基板温度500℃でシャドウマスクを用いたPLD法で製膜したTiN/CoFe2O4の精密形状測定装置による表面観察の結果を図1に示す.結果からドロップレットがないCoFe2O4薄膜が作製できていることがわかる．
MTJ素子に対する300 Kでの磁気抵抗測定から-0.5%のトンネル磁気抵抗効果が得られた．このことから表面平坦性の良いCoFe2O4薄膜を用いた室温でのスピン偏極電子の生成を観測できた．

４．その他・特記事項（Others）
なし．

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 成瀬 克芳，來多 佑亮，佐藤 公泰，田中 雅章，谷口 卓也，小野 輝男，壬生 攻，2016 IEEE Magnetics Society 名古屋支部若手研究会，平成29年1月27日.
(2) 成瀬 克芳、來多 佑亮、佐藤 公泰、田中 雅章、谷口 卓也、小野 輝男、壬生 攻，第78回応用物理学会秋季学術講演, 平成29年3月14日．

６．関連特許（Patent）
なし．