Magnetic tunnel junctions utilizing perpendicularly magnetized MnGa ultrathin films grown on sapphire substrate

サファイア基板上に成長した垂直磁化MnGa超薄膜を利用した磁気トンネル接合

鎌田 夏央輝*; 水上 成美*; 鈴木 和也

Kamata, Naoki*; Mizukami, Shigemi*; Suzuki, Kazuya

垂直磁化した正方晶Mn基合金薄膜は、垂直磁気トンネル接合(p-MTJ)の強磁性電極として魅力的な材料である。本研究では、サファイア(r-plane)基板上に成長させたL10-MnGa超薄膜電極を用いて、p-MTJを実証することに成功した。基板とMnGa層の間にbcc-Ta/Cr/CoGaハイブリッドバッファ層を導入することで、サファイア(r-plane)基板上に単結晶のL10-MnGa極薄膜の成長に成功した。さらに、サファイア基板上に成長させたp-MTJは、室温で6-7%の明確なTMRを示した。これらの結果は、単結晶MnGa超薄膜の新しい成長技術が、単結晶MnGaを用いたスピントロニクスデバイスの開発につながることを示唆している。

Perpendicularly magnetized tetragonal Mn-based alloy thin films are attractive materials as a ferromagnetic electrodes of perpendicular magnetic tunnel junctions (p-MTJs). In this study, we demonstrate the p-MTJs using L10-MnGa ultrathin electrodes grown on the sapphire(r-plane) substrate. We succeeded the growth of single crystalline L10-MnGa ultrathin films on the sapphire(r-plane) substrate by introducing the bcc-Ta/Cr/CoGa hybrid buffer layers between substrate and MnGa layers. In addition, the p-MTJs grown on sapphire substrate exhibited clear TMR of 6-7% at room temperature. These results suggests that new growth technique of single crystalline MnGa ultrathin film will open the development of single crystalline MnGa-based spintronics devices.