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公開番号2025014679
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117440
出願日2023-07-19
発明の名称積層構造体およびスピントロニクスデバイス
出願人国立大学法人東海国立大学機構
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H10N 50/10 20230101AFI20250123BHJP()
要約【課題】ギルバート減衰定数αの小さい積層構造体、また、これを用いたスピントロニクスデバイスを提供する。
【解決手段】積層構造体1は、支持体層11と、支持体層11の片面側に形成された薄膜形成部12とを有している。薄膜形成部12は、磁化方向が面内である面内磁化膜121と、磁化方向が面内と垂直である垂直磁化膜122とが、非磁性体123を介して配置された構造を含んでいる。薄膜形成部12において、面内磁化膜121および垂直磁化膜122は、非磁性体123を介して積層されていることが好ましい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
支持体層と、
前記支持体層の片面側に形成された薄膜形成部とを有しており、
前記薄膜形成部は、
磁化方向が面内である面内磁化膜と、磁化方向が面内と垂直である垂直磁化膜とが非磁性体を介して配置された構造を含む、
積層構造体。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記薄膜形成部において、前記面内磁化膜および前記垂直磁化膜は前記非磁性体を介して積層されている、
請求項１に記載の積層構造体。
【請求項３】
前記垂直磁化膜は、複数の薄膜が積層された多層膜、または、１つの薄膜からなる単層膜より構成されている、
請求項１または請求項２に記載の積層構造体。
【請求項４】
前記垂直磁化膜は、第１強磁性体膜の一方面に前記第１強磁性体膜とは異なる第２強磁性体膜が積層されてなる積層単位が１周期以上積層された多層膜より構成されている、
請求項１または請求項２に記載の積層構造体。
【請求項５】
前記垂直磁化膜は、前記第１強磁性体膜および前記第２強磁性体膜のいずれか一方の厚さが調節されることにより、膜全体として磁化方向が面内と垂直にされている、
請求項４に記載の積層構造体。
【請求項６】
前記垂直磁化膜は、強磁性体膜と非磁性体膜とが交互に繰り返し積層された繰り返し構造を有している、
請求項１または請求項２に記載の積層構造体。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の積層構造体を有するスピントロニクスデバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層構造体およびスピントロニクスデバイスに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電子の持つスピンをエレクトロニクスに利用することによって高機能デバイスを実現しようとするスピントロニクス（ｓｐｉｎ＋ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）分野が注目されている。スピントロニクスデバイスにおいては、磁気的性質を電気的に制御することが行われる。例えば、スピントロニクスデバイスの一例であるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の磁気ヘッドにおいては、電流を流して磁化の向きを反転させ、磁化が上向きと下向きの二つの状態を０と１とに対応させることにより、情報を記憶させることが行われている。
【０００３】
先行する特許文献１には、磁化方向が面内である自由磁性層と、磁化方向が垂直である固定磁性層とを、非磁性誘電体（ＭｇＯ）を介して積層した積層構造を有する磁気スタック、これを備える発信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－５２０１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
強磁性体の磁化の歳差運動が空間を動的に伝播するスピン波をスピントロニクスデバイスにおいて利用するためには、スピン波の長距離伝播が必要とされる。磁化の歳差運動を記述する方程式としては、以下の式１で示されるＬａｎｄａｕ－Ｌｉｆｓｈｉｔｚ－Ｇｉｌｂｅｒｔ方程式（ランダウ－リフシッツ－ギルバート方程式、以下、ＬＬＧ方程式という。）が知られている。
【０００６】
TIFF
2025014679000002.tif
18
170
【０００７】
但し、式１において、Ｍ：磁化、ｔ：時間、Ｈ
ｅｆｆ
：有効磁場、γ：電子の磁気回転比、α：ギルバート減衰定数（磁気ダンピング定数、ギルバートダンピング定数などと称されることもある）である。
【０００８】
ＬＬＧ方程式は、磁化の時間変化（左辺）が、有効磁場による歳差運動（右辺第１項）と有効磁場方向への緩和（右辺第２項）によって引き起こされることを表している。このＬＬＧ方程式によれば、磁気現象は磁気モーメントの緩和現象と密接に関連していることが理解される。
【０００９】
スピントロニクスデバイスにおいてスピン波の長距離伝播を実現する観点から、ギルバート減衰定数αの小さい材料・構造の開発が重要となる。ギルバート減衰定数αが小さいほど磁気的摩擦が低減され、磁気的性質を電気的に制御する際の消費電力の低減を図ることが可能になる。
【００１０】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ギルバート減衰定数αの小さい積層構造体、また、これを用いたスピントロニクスデバイスを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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