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研究内容

Keywords

磁気抵抗効果、磁気センサ、磁気記録、薄膜、スパッタリング、微細加工、ノイズ測定

磁気センサなどスピンを用いたデバイスの高性能化のための材料とデバイス特性の研究をしています。 研究手法:スパッタリング、微細加工、X線回折、磁気抵抗・ノイズ測定 研究対象:巨大磁気抵抗、トンネル磁気抵抗、異常ホール効果、半導体デバイス配線材料

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

書籍

所属学会

日本磁気学会, 応用物理学会, 日本金属学会

磁性・スピントロニクス材料研究センター
タイトル

スピントロニクス磁気抵抗センサ

キーワード

磁気センサ,トンネル磁気抵抗,巨大磁気抵抗,スピントロニクス

概要

トンネル磁気抵抗(TMR)や巨大磁気抵抗(GMR)といった磁気抵抗効果は、ハードディスクの再生ヘッドや不揮発性メモリ(MRAM)として利用されているほか、さまざまな用途の磁気センサへの応用が進んでいる。磁気抵抗素子を磁気センサとして利用する場合、用途に応じた磁場強度や感度特性に対応することが求められる。我々はさまざまな方法で磁気抵抗素子のセンシング層(磁化自由層)の磁気異方性を制御することで、磁場感度特性のカスタマイズ設計に取り組んでいる。また、磁気センサのノイズ、特に低周波における1/fノイズを測定し、その低減のための材料とデバイスの開発をおこなっている。

新規性・独創性

TMR、GMRを用いた高性能磁気センサの開発
HDD再生ヘッド、微小磁場センサから車載用センサまで対応
センシング層の磁気異方性のカスタム設計
新規材料を気軽に試せる柔軟な装置運用
磁気・伝導伝導・ノイズ特性の総合的な評価

内容

image

磁気センサにはHDDの再生ヘッドといったナノサイズのものから、生体磁場など超微弱な磁場の検出、産業・車載などさまざまな用途があり、要求性能もさまざまである。我々はこれらのセンサ応用を目指した、GMRとTMR素子の材料とセンサの研究をおこなっている。多元スパッタリング装置を用いた新規積層構造・材料を用いて、微細加工により数日以内にセンサ素子化し、さまざまな測定装置を用いて特性を評価している。一例として、非磁性層を介した層間結合を利用することにより、上図のように磁気ヒステリシスがなく高感度な磁気抵抗特性を実現した。これらのセンサはナノテスラ以下の微弱な磁場の検出から、産業用の位置・回転センサなど多くの用途への展開が期待される。

まとめ

個々のセンサ用途に対応した素子実現のため薄膜材料と素子の開発
柔軟かつ迅速な素子作製と評価
NIMSの薄膜・材料技術と企業がもつセンサのニーズや回路技術の連携によって実用化が加速

この機能は所内限定です。
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