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- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
研究内容
- Keywords
磁気抵抗効果、磁気センサ、磁気記録、配線材料、薄膜、スパッタリング、微細加工
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、および半導体デバイスのための新規配線材料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、新規配線材料（異方性導電体）
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。
論文
- Prabhanjan D. Kulkarni, Hitoshi Iwasaki, Tomoya Nakatani. The Effect of Geometrical Overlap between Giant Magnetoresistance Sensor and Magnetic Flux Concentrators: A Novel Comb-Shaped Sensor for Improved Sensitivity. Sensors. 22 [23] (2022) 9385 10.3390/s22239385 Open Access
- Ryo Toyama, Yuma Iwasaki, Prabhanjan D. Kulkarni, Hirofumi Suto, Tomoya Nakatani, Yuya Sakuraba. High-throughput materials exploration system for the anomalous Hall effect using combinatorial experiments and machine learning. npj Computational Materials. 11 [1] (2025) 269 10.1038/s41524-025-01757-5 Open Access
- Tomoya Nakatani, Nattamon Suwannaharn, Taisuke T. Sasaki. Fabrication and characterization of single-crystalline CoSn(101¯0) kagome metal thin films for interconnect applications: Structure and anisotropic electrical resistivity. Applied Physics Letters. 127 [20] (2025) 203302 10.1063/5.0298962 Open Access
書籍
- 湯浅新治, 中谷 友也, 磁気記録再生ヘッド. (株)エヌ・ティー・エス, 2020, 7.
- 中谷 友也. 垂直通電GMRと非磁性中間層材料. スピントロニクスハンドブック. エヌ・ティー・エス, 2023, 7.
- 鈴木義茂, 久保田均, 野崎隆行, 湯浅新治, 中谷 友也. ハードディスク用磁気センサ. スピントロニクス 応用編. 共立出版, 2024, 7.
会議録
- SANKAR, Vijaykarthik, NAKATANI, Tomoya, AMMANABROLU, Rajanikanth, TAKAHASHI, Yukiko, HONO, Kazuhiro. Spin polarization of Co–Fe alloys estimated by point contact Andreev reflection and tunneling magnetoresistance. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. (2009) 07C916-1-07C916-3
口頭発表
- NAKATANI, Tomoya. Metallic Materials for Interconnects in Semiconductor Devices. Gebze Techbnical University (GTU) Nano Seminars. 2025
- NAKATANI, Tomoya, KULKARNI, Prabhanjan Dilip, MANIKKETH, Murali Krishnan, TOYAMA, Ryo, SUTO, Hirofumi, MASUDA, Keisuke, SUWANNAHARN, Nattamon, SASAKI, Taisuke, IWASAKI, Hitoshi, SAKURABA, Yuya. Potential and challenges of anomalous Hall sensors for future read head technology. The 70th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM 2025). 2025 招待講演
- NAKATANI, Tomoya. Fabrication of single-crystalline CoSn kagome metal thin films toward interconnect applications. 2025年日本表面真空学会学術講演会. 2025 招待講演
その他の文献
- 中谷 友也. 超高密度磁気記録に向けた再生ヘッドセンサの開発. Magnetics Japan. (2019) 251-259
- 中谷 友也. HDD再生用磁気抵抗センサ開発の現状. 金属. (2019) 19-26
公開特許出願
所属学会
日本磁気学会, 応用物理学会, 日本金属学会
受賞履歴
- 日本磁気学会 優秀研究賞 (2025)
- 日本磁気学会 学会活動貢献賞 (2023)
外部資金獲得履歴
- JSTエッジAI半導体「新構造・新材料トランジスタと低抵抗配線の研究開発」分担 (2025)
- 科研費基盤研究(B)「異常ホール効果を用いた革新的2次元磁気イメージングのための新材料開発」代表 (2024)
- 科研費基盤研究(C)「ホイスラー合金巨大磁気抵抗センサにおける低磁歪・低磁気ノイズの実現」代表 (2020)
- 科研費若手研究「ホイスラー合金/導電性酸化物接合における界面巨大磁気抵抗と磁気センサへの応用」代表 (2018)
- 科研費研究活動スタート支援「ホイスラー合金膜を用いた実用スピントロニクス素子の開発」代表 (2016)
磁性・スピントロニクス材料研究センター
スピントロニクス磁気抵抗センサ
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
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
