生産と技術

第60巻第４号（2008）

金属・分子材料へのスピン注入
野 崎 隆 行＊，白 石 誠 司＊＊，鈴 木 義 茂＊＊＊

技術解説

Spin injection into metal and molecular materials
Key Words : Spintronics, spin transfer effect, magnetic tunnel junction, graphene

効果の発見である1，2。これは、ナノメートルオー

１．はじめにトランジスタの発明以来エレクトロニクスの根幹

ダーの膜厚を持つ強磁性金属 / 非磁性金属を交互積を支えてきた半導体電子デバイスは、電荷の流れを層した人工格子膜において、強磁性金属層間の相対制御することによってさまざまな機能を実現してき角度に依存して電気抵抗が大きく変化する現象であた。これに対し、磁性材料によって生み出されるスる。この発見により、Grümberg 博士と Fert 博士

ピン偏極電流を利用し、これまでのエレクトロニク

は 2007 年にノーベル物理学賞を受賞している。巨スを凌駕する新規デバイスの創製を目指す スピン

大磁気抵抗効果では強磁性層 / 非磁性層界面におけトロニクス と呼ばれる研究分野が最近注目を集めるスピンに依存した散乱機構に起因して磁気抵抗効ている。スピントロニクスが急成長する発端となっ果が生じるが、その後、強磁性層 / 絶縁層 / 強磁性層たのが巨大磁気抵抗（GMR : Giant Magnetoresistance）

構造からなる強磁性トンネル接合（MTJ : Magnetic
Tunnel Junction）において、より大きな MR 変化率を示すトンネル磁気抵抗（TMR : Tunneling Magne-＊Takayuki NOZAKI

1977年6月生
東北大学大学院・工学研究科・材料物性学専攻（2006年修了）
現在、大阪大学大学院・基礎工学研究科・物質創成専攻 助教 博士（工学） スピ
ントロニクス
TEL：06-6850-6427
FAX：06-6850-6427
E-mail：nozaki@mp.es.osaka-u.ac.jp

toresistance）効果が発見された 3，4。さらに最近になって、トンネル障壁に MgO を用いた M T J 構造
において、コヒーレントトンネリングを利用することで数百％もの巨大 TMR 効果が得られることが明らかとなり5，6、高記録密度ハードディスクドライ
ブ用磁気ヘッドや磁気抵抗効果型ランダムアクセス
メモリ（MRAM : Magnetoresistive Random Access
Memory）などへの応用が急速に進められている。

＊＊Masashi SHIRAISHI

1968年8月生
京都大学大学院・工学研究科・原子核工学専攻（1992年修了）
現在、大阪大学大学院・基礎工学研究科・物質創成専攻 准教授 工学博士 分子エレクトロニクス・分子スピントロニクス
TEL：06-6850-6426
FAX：06-6850-6426
E-mail：shiraishi@mp.es.osaka-u.ac.jp

磁気抵抗効果では磁化状態が流れる電流の大きさに影響を与えた。ではその逆効果、つまり電流を流すことによって磁化状態を制御することはできないだろうか？

このような命題に対して、Slonczew-

ski と Berger は、スピン偏極した伝導電子と磁化状態を担う局在スピン間でのスピン角運動量移行（ス
ピントランスファー）効果によって、電流による磁＊＊＊Yoshishige SUZUKI

1960年1月生
筑波大学大学院・理工学研究科・理工学専攻（1984年修了）
現在、大阪大学大学院・基礎工学研究科
・物質創成専攻 教授 工学博士 スピ
ントロニクス
TEL：06-6850-6425
FAX：06-6850-6425
E-mail：suzuki-y@mp.es.osaka-u.ac.jp

化制御が可能であることを理論的に導き出した7，8。
その後、この現象は GMR 9および TMR 10,11 素子において実験的に実証され、電流磁場以来の革新的な磁化状態制御法として注目を集めている。本解説の前半では我々が行っている TMR 素子におけるスピン注入磁化反転の実時間観測に関して紹介し、そこで見えてきたスピン注入に対する不感時間の存在に− 19 −

生産と技術第60巻第４号（2008）

ここで、γは磁気ジャイロ定数、Heff は有効磁界

ついて概説する。
一方、上述の初期スピントロニクス研究における（外部磁界と異方性磁界の和）、α、MS および V は

対象物質は強磁性金属（もしくは半導体）と非磁性それぞれ FM 2 層のダンピング定数、飽和磁化およ

金属や非磁性絶縁体（ AlOx、MgO など）との組み

び体積、μB はボーア磁子、g(θ)はスピン偏極率の合わせが主流であったが、最近、分子材料へのスピ関数、mFM1および mFM2 は FM1、FM2 層の磁化方

ン注入研究が急速な進展を見せている。後述するよ向単位ベクトルである。ここでは FM1 から FM2にうにその背景には軽元素から構成されることに起因

電子が流れる方向を電流負方向と定義している。そする高いスピン依存伝導性のポテンシャルと、半導れぞれのトルクの関係を図１(b)に示す。第１項は体性を利用した高機能性への期待がある。本解説の

有効磁場によるトルクであり、磁化を磁場の周りで後半では、我々が最近成功した室温でのグラフェン

歳差運動させる。第２項はダンピング項と呼ばれ、薄膜へのスピン注入現象に関して紹介し、その将来

歳差運動を抑制し、磁化を有効磁界の方向に収束さ性について概説する。

せる。第３項がスピントランスファートルク項であり、電流の符号によって歳差運動を増幅、あるいは

２．スピン注入磁化反転減衰させる方向に働く。このスピントランスファー

本節では、前半の研究紹介に関係の深いスピン注

トルクが減衰トルクに打ち勝つ条件において、スピ入磁化反転現象のメカニズムについて概説する。基

ン注入磁化反転が実現される。このスピン注入によ本となる素子構造の模式図を図１(a)に示す。強磁る磁化反転法の特徴は、電子間の直接的な交換相互性層（FM1）/ 非磁性層（NM1）/ 強磁性層（FM2）/作用を利用しているため非常に効率が良く、また、

非磁性層（NM2）において、FM2 層の磁化が FM1

磁化反転に必要とされる臨界電流密度が一定である層に対して角度θ傾いている状態で、伝導電子がため、素子が小さくなるほど小さな電流で駆動させFM1 側から FM2 側へ通過する状況を考える。FM1

ることが可能となり、スケーラビリティに優れていを通過することによって伝導電子は FM1 の局在スる点である。しかしながら、磁化反転に必要とされピンの方向にスピン偏極され、NM1 中でこのスピる臨界電流密度の低減や ns オーダーの高速領域に

ン偏極情報が失われなければ、そのまま FM2 層における磁化反転の制御といった点で未解決な課題も注入されることになる。しかしながら、伝導電子の多く、その基礎物理の理解が求められている。

スピンと FM2 層の局在スピンでは量子化軸がθだ
け傾いているため、注入された伝導電子スピンはFM2 層の有効磁界の周りを歳差運動する。FM2 へはさまざまな方向から電子が入射するため、さまざ
まな運動量ベクトル成分の寄与を考慮する必要があり、それらを積分すると位相は相殺されてしまい、
ｘ方向成分は失われる。その結果、FM2 層を通過した伝導電子のスピンは FM2 の量子化軸方向に揃うことになる。この際に失われるｘ方向の運動量成分が FM2 に移行され、FM2 の局在スピンに対してトルクを与えることで磁化が反転するというからくりである。Slonczewski は Landau-Lifshiz-Gilbert 方
程式を拡張することにより、スピントルクを含めた
磁化 M のダイナミクスを以下の式で記述した。

− 20 −

図１(a) スピン注入磁化反転素子の基本構造(b) 有効磁場による歳差運動項、ダンピング項およびスピントルク項の関係

生産と技術第60巻第４号（2008）

３．スピン注入磁化反転の実時間測定 12
MgO-TMR 素子におけるスピン注入磁化反転の初めての実験的な検証は、Kubota らによって行われ、
電流-抵抗曲線における明瞭なヒステリシスの観測が報告されている11。一方、スピントルク下における磁化のダイナミクスを詳細に調べるには時間分解測定が有効な手段であることは容易に想像できる。
面直通電型（CPP）-GMR 素子においてはすでに低温（40 K）における実時間測定が試みられており、反図２

転速度の直接的な評価や、反転過程におけるコヒー(a) スピン注入磁化反転実時間測定セットアップ(b) 規格化後の磁化反転シグナルの例（印加電流 2.7 mA）

レントな歳差運動の観測などが報告されているが 13、MR 変化が小さいため、繰り返し測定の平均化したることによって、直接オシロスコープに入るパルス

信号しか得られないことが問題であった。そこで我々信号（図２(a)中信号③）と反射信号を分離することは、非常に大きな T MR 効果を示す MgO-MTJ 素子が可能である。今回の実験では、パルス電流値（I）

を用いて、さまざまな電流強度の単パルス信号によを 2.4 mA（電流密度 J = 2.1×10 7 A/cm2）〜 4.2 mA

るスピン注入磁化反転現象を広帯域ストレージオシ（ J = 3.8×10 7 A/cm2）の範囲で変化させた。ちな

ロスコープにより観察した。特に応用の観点から重みに本素子の J C 0 （0Kにおける臨界電流密度）は要となる、熱ゆらぎの影響下（室温）でのダイナミ

2.9×10 7 A/cm2である。

クスを詳細に調べた。その結果、熱活性型スピン注

得られる反射信号には測定系や印加パルスが有す

入磁化反転においては、電流印加後数 ns の時間領るバックグラウンドを含んでいるため、磁化反転が域においてスイッチング確率が非常に小さい 不感生じなかった信号をバックグラウンドとして規格化

時間 が存在することを発見した。

した信号を求めた。図２(b)に I = 2.7 mA で、同条用いた素子の構造は基板側から、SiO2 基板 / バ

件で４回の試行を行った場合の結果例を示す。ここッファー層 / PtMn / CoFe / Ru / CoFeB（3 nm）/

では時間０においてパルスが印加されたことを意味

Mg（0.6 nm）/ MgO（0.6 nm）/ CoFeB（2 nm）/ キャ

する。平行状態から反平行状態への磁化反転過程がップ層である。MgO 上の CoFeB 層がスピン注入に明瞭な抵抗の遷移として観察されており、スイッチより磁化反転を制御する フリー層 となる。このング過程は、比較的長い Waiting time の後に 400 ps

膜を EB リソグラフィーを用いた微細加工により断程度の短い時間（実際には測定系の遅延時間が 200

nm2 の微小 MT J 素子とした。本素

ps 程度存在するため、実効的な遷移時間は約 200

子の R A（抵抗×断面積）は 3Ωμm2 であり、室温でpsと考えられる）で起きていることが分かる。これ

約 120 ％の MR 比を有する。スピン注入磁化反転をは熱活性型のスピン注入磁化反転に見られる傾向で観測するための初期磁化状態は、＋40 Oe 磁場下のある14。Waiting time には熱活性に起因すると思わ平行磁化状態とした。この磁場印加により、下部

れるばらつきが観測されたため、1000 回の繰り返

CoFeB 層からの漏れ磁場を打ち消し、フリー層にし測定を行い、統計分布を得た。図３に各電流下に印加される実効的な磁場を零とすることができる。

おける Waiting time の分布を示す。電流強度が大測定に用いた回路は図２(a)模式図の通りである。

きくなるにつれてスイッチング確率が上昇し、平均

パワーディバイダーを通して、幅 10 ns の直流パル

Waiting time が短くなっていることが大雑把に見てス信号を MTJ 素子に印加する（図２(a)中信号 ①）。

取れる。J C0（2.9×107 A/cm2）よりも小さい電流密印加されたパルスの内一部は MTJ 素子の抵抗値に度においては熱の影響によってこの分布が決定され面積が 70×160

依存する反射信号となり、再びパワーディバイダーる。J C0 よりも十分大きな電流を印加している場合を通ってオシロスコープ（帯域 16 GHz , サンプリンには 80 ％以上のスイッチングが 500 ps 以下の短いグレート 50 GS/s）で検出される（図２(a)中信号 ②）。

時間領域で起きている。これはいわゆるコヒーレン

パワーディバイダーと MTJ 素子間の距離を十分取

トスイッチングの領域である。しかしながら、この− 21 −

生産と技術第60巻第４号（2008）

図４

図３(a) スイッチング確率のWaiting time 依存性。実線は熱活性モデルによるフィッティング結果(b) 非反転確率（1-P(t)）のログプロット。 実線は不感時間を導入したモデルによるフィッティング結果

スイッチング確率は常に０であると仮定する。（4）式

各電流強度下における Waiting time の分布を変形すると以下のように表される。
領域においてもいくつかの試行においては 500 ps以上の長い Waiting time を要する場合が存在していることが分かった。
さて、熱活性が重要なファクターとなっている

この式に従い、実験結果を log[1- P(t) ] でプロット

J C0 よりも小さい電流密度領域における磁化反転挙すると図４(b)のようになり、時間に対して良好な動をより詳細に見てみる。図３で得られた結果につ線形関係を示していることが分かる。フィッティン

いて、各時間幅でのスイッチング確率密度を積分す

グから求められる不感時間 t0 は 1 ns 程度であった（2.4,

ることによって確率密度 P(t) を求め、各電流強度

2.7, 2.8 mA の電流強度に対しそれぞれ 1.6 ns, 1.5 ns,

に対してプロットしたものを図４(a)に示す。一般に、0.8 ns）。この挙動は一定温度下でのマイクロマグネ

熱活性によるスピン注入磁化反転は、平均化 Wait-

ティクスシミュレーションによっても再現できるこ

ing timeをτとして以下の式で表されることが知らとが分かった（図４(b)中挿図）。このことから、不れている15。

感時間は温度上昇に起因する現象ではなく、初期熱平衡状態から、電流通電下での 準安定熱的平衡状態 への遷移に必要な時間と考えられる。これは、電流下で実効的なダンピングが小さくなることによ

この式を用いて実験データ（ I = 2.4, 2.7, 2.8 mA）のって、熱による磁化の揺らぎが大きくなると考える

fitting を試みた（図４(a)中実線）。5 ns 以上の比較的ことで説明できる。

長い時間領域においてはよく再現されるが、5ns

この 不感時間 の存在は応用上どのような影響

以下の領域においては、どの電流強度においても実を及ぼすのだろうか？ 上述のように、熱活性型の験から求めた P(t) の方が、フィッティング値よりスピン注入磁化反転は確率的に生じるため、ビットも低くなっていることが分かる。この現象の物理起

エラーレイトを 10 -13とした場合、印加する書き込

源を明らかにするために、我々は 不感時間 t0

みパルスの長さを平均反転時間の約 30 倍に設定すという概念を取り入れ、（3）式を以下のように拡張した。

る必要がある。従って、10 ns のパルスにより書き込みを完了したい場合は、平均反転時間を 0.3 ns 程度に設定しなければならない。しかし、これは不感時間より短い時間となる。そこで、この時間帯の反転確率を上げるためには結局、J C0 以上の電流を要し、

つまり、電流を流し始めた状態から、時間 t0 の間はコヒーレント磁化反転を利用することとなる。熱活− 22 −

生産と技術第60巻第４号（2008）

性型スピン注入磁化反転は低速での書き込みでも良トロニクスの面白さは分子を伝導するスピンダイナ

いが超低消費電力とする必要がある用途においてのミクスにあるわけで、分子へのスピン注入が達成でみ有用であると言える。

きないことにはこの研究領域の本丸に足を踏み入れることはできない。

４．グラフェン薄膜へのスピン注入

スピン注入に最適な分子材料は何か？ この材料

ここから研究紹介の後半に入るが、前半とはがら選定を行う上で考慮すべき重要な指針が、金属 / 無

りと話が変わり、我々の研究室が目指すもう一つの機半導体接合のスピン注入において議論されている

方向性である分子スピントロニクス研究の最近の進

conductance mismatch である23。これは、金属 / 半

展に関して紹介したい。分子スピントロニクスは導体接合において、両者の伝導度が大きく異なるた1999 年の塚越らによる多層カーボンナノチューブ

めに界面でスピンがコヒーレンスを失うというもの（MWNT）を介したスピン依存伝導現象の発見16 にである。実際いくつかのケースで計算してみると分端を発する。分子材料が着目される最も大きな理由

子材料が基本的に絶縁体であるとみなせるために、は、基本的に炭素と水素という軽元素からなるため

やはりスピン注入は容易ではない。しかしながら、にスピン軌道相互作用が小さく、長いスピン緩和時

分子材料の中で伝導度の良いものを選んでくること間が期待できる点である。この特性を実現できればでなんとかスピン注入が実現できると期待し、グラ

スピントランジスタや量子計算素子など新しい素子

フェンが最も適切であろうとの結論に至った。

の創成に資することができよう。このような動機か

グラフェンスピン素子の作製は以下の手順で行っ

ら塚越らの成功以降、多くの研究者が分子スピントた。まず購入した HOPG（高配向熱分解グラファ

ロニクス研究に着手したが、抵抗のヒステリシスがイト）基板にスコッチテープを貼り付けた後、剥離磁性電極の磁化ヒステリシスと一致しないことや、する。剥離したスコッチテープを Si 基板に押し付

大きなノイズ、室温での磁気抵抗効果の消失といっけてグラフェン薄膜（GTF）を基板上に吸着させる。

た問題により、再現性・信頼性に著しく欠ける報告

AFM によって測定した GTF の膜厚は典型的にはが大多数であった。

8-16 nm 程度であった。この GTF 上に図５(a)模式

この問題を解決・回避するために我々がまず試み

図（図５(b)は作製した素子の SEM 像）のようにたのが分子（C60, ルブレンなど）/強磁性ナノ粒子ナ

Au/Cr 電極（NM）および Co 電極（FM）を電子ビー

ノコンポジット17-20である。これは分子マトリクス

ムリソグラフィー法と真空蒸着法により形成する。

中に磁性ナノ粒子を均一に分散させた膜構造を有し強磁性電極間のギャップは約 250 nm、強磁性電極ているが、この系を用いることで 4.2 K で最大 78 ％、幅は 700 nm と1000 nm である。スピン依存伝導の室温でも 0. 1 ％の MR 効果が発現すること、さらに測定には、よく知られている局所２端子法による測これがコバルト粒子の磁化に起因していることを系。
定と非局所４端子法 24 を用いた（図５(c)、(d)参照）

統的な実験から明らかとした。これは十分な信頼性

非局所４端子法とは、スピン流が等方的に流れる特を有する分子スピン素子における MR 効果の確認と性を利用して、電流に起因する磁気抵抗効果を排除いう意味では世界初の成果である。さらに、金属-することが可能な測定法であり、純粋なスピン注入

絶縁体グラニュラーと比較して非常に大きな MR 変効果を観測する場合に有効な手段となる。具体的に化率（例えば Co-AlOx 系では 4.2 Kで 20 〜 30 ％程

は、電流が流れるパスと電圧を測定するパスを分離

度 21, 22 ）が得られている点も興味深い。最近の詳細して測定する。今、図５(d)中左側の強磁性電極を FM1、

な解析により、MR 増大の主たる要因はクーロンブ

右側のそれを FM2 とする。電流（多数スピン、今ロッケード効果に起因していることが明らかとなっはアップスピンとする）は FM1 からグラフェンにてきたが、分子材料ならではの特性も絡んでいるの注入され左側の非磁性電極に流れていくので、スピではないかと期待したいところである。ただし、こンは逆に左の非磁性電極から FM1 に電気化学ポテの系では分子はトンネルバリアとして働いているこンシャルの傾きに従って流れることになる。FM1とも同時に明らかとなり、分子へのスピン注入の達より右側には電流は流れないが、強磁性金属とグラ成には至っていなかった。上述のように分子スピン

フェンの界面で多数スピンが蓄積するために、その− 23 −

生産と技術第60巻第４号（2008）

図６(a) 局所２端子法および(b) 非局所４端子法によるグラフェン薄膜へのスピン注入実験の結果の抵抗のヒステリシスが観測された。これらは Co
細線の磁化反転過程において磁区が形成されることによる異方性磁気抵抗（AMR）効果であり、グラフ
ェン中のスピン依存伝導に起因するものではない。
このような効果が実際のスピン注入による MR 効果の観測を妨げるのである。一方、この AMR 効果から、
低保磁力 Co 細線（1000 nm）が ±12 mT、高保磁力Co 細線（700 nm）が ± 25 m T で磁化反転していることが推察される。これに留意して非局所測定の結図５(a) グラフェンスピン注入素子の模式図(b) 実験で用いたグラフェン薄膜スピン素子の走査型電子顕微鏡像(c) 局所２端子および(d) 非局所４端子法測定模式図

果を解析すると、±12〜25 mT の領域で非局所抵抗に明瞭なヒステリシスが生じていることが分かる。
これはまさにグラフェン薄膜へのスピン注入及びス
ピン依存伝導に起因する信号であり、分子材料を介蓄積された多数スピンが、電流は流れない右側の領した室温でのスピン依存伝導という意味では世界で域に拡散していく。グラフェンは非磁性であるので初めての成果である25。信号強度については、出力

スピンバランスを保つために（多数スピンを補償す

電圧として今回の実験では 200 nV（注入電流100

るために）、同時に左向きに少数スピン（ダウンスμA）であり、その後若干のプロセス変更により同ピンとする）が拡散してくる。FM2 のスピンの向き

条件で 1 μV 程度まで強めることが出来た。また最を磁場で制御することで、FM2 とその右側にある

近の研究では、グラフェンスピン注入素子において非磁性電極（NM2 とする）との間の領域におけるアは、高バイアス電圧下における注入電流のスピン分

ップ・ダウンいずれかのスピンの拡散に起因するス

極率の減衰率が非常に小さいことも明らかとなってピン流の電気化学ポテンシャル差を測定することがきた。驚くべきことにその値は、金属スピントロニできる。

クスにおいてチャンピオンデータとなっている

室温における局所２端子、および非局所４端子測Fe/MgO/Fe 構造 MTJ5 をも凌駕するものである。

定の結果を図６に示す。非局所測定は注入電流 100

そのメカニズムは今のところ不明であるが、グラフ

μA、ロックイン周波数 216 Hz、時定数 300 msといェンスピントロニクスの優位性を示す１つの成果でう条件で行った。局所測定においては、合計で４つある。今後の研究の方向性としては、グラフェンを− 24 −

生産と技術第60巻第４号（2008）

用いたスピン素子の創出という応用研究はもちろんいた。以上の皆様に感謝申し上げます。また、本研であろうが、より効率的なスピン注入の実現とグラ究の一部は NEDO「スピントロニクス不揮発機能

フェン内部でのスピン操作、さらにこの現象の背景

技術プロジェクト」、基盤研究(A)-19206002 の助成にある基礎学理の解明といった基礎科学面からのアにより行った。

プローチも同様に重要であり、このような一連の研究の中でトンネル障壁の果たす役割やスピン注入に参考文献

与える効果などの評価なども重要となってくるであ１

M. N. Baibich et al., Phys. Rev. Lett., 61, 2472
(1988).

ろう。
５．おわりに２

G. Binasch et al., Phys. Rev. B, 39, 4828 (1989).

３

T. Miyazaki et al., J. Magn. Magn. Mater., 139,
L231 (1995).

以上、我々の研究室で取り組んでいる金属スピン
トロニクス、分子スピントロニクスにおける最近の４

J. S. Moodera et al., Phys. Rev. Lett., 74, 3273
(1995).

トピックスのごく一部を紹介させていただいた。金属スピントロニクスに関しては、MgO-MTJ におけ

５

S. Yuasa et al., Nature Mater., 3, 868 (2004).

る巨大 TMR 効果が発見されてからの進展は目覚し

６

S. S. P. Parkin et al., Nature Mater., 3, 862(2004).

いものがあり、応用に非常に近い位置での研究が主となる傾向にあることは否めない。しかし、一見複７J. C. Slonczewski, J. Magn. Magn. Mater. 159,
L1 (1996).

雑に見える実験データの奥に潜むスピンダイナミク
スの 核 をきちんと捕え、真の意味でスピンを操８

L. Berger, Phys. Rev. B, 54, 9353 (1996).

作する技術を確立することが我々の役目であると考９

E. B. Mayers et al., Science, 285, 867 (1999).

えている。一方、分子スピントロニクスに関しては、

10

Y. Huai et al., Appl. Phys. Lett., 84, 3118 (2004).

最近になってようやく暗中模索の時代を抜けたとこ

11

H. Kubota et al., Jpn. J. Appl. Phys., 44, L1237(2005).

ろであり、今後研究競争が激化するであろう。ただし、これまでのところはまだ 金属材料でできるこ12

H. Tomita et al., Appl. Phys. Exp., 1, 061303(2008).

とが分子材料でもできた という領域を十分に脱しきれていない。ゲート効果、フレキシビリティとい13

I. N. Krivorotov et al. Science, 307, 228 (2005).

った分子エレクトロニクスが得意とする特徴に ス

14

T. Devolder et al. Phys. Rev. Lett. 100, 057206(2008).

ピントロニクス が注入されてこそ分子スピントロ
15

ニクスが真に確立されたと言えるだろう。

R. H. Koch et al., Phys. Rev. Lett. 92, 088302(2004).

最後に、ここでは紙面の都合上紹介できなかったが、TMR 効果を使ったダイオード素子や発振素子

16K. Tsukagoshi et al., Nature 401, 572 (1999).

の開発といった、半導体デバイスの背中を虎視眈々

17

S. Miwa et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, L717
(2006).

と狙うチャレンジングな研究も行っているので、ご興味のある方は当研究室ホームページ

18(2007).

(http://www.suzukiylab.mp.es.osaka-u.ac.jp/)をご19

覧いただきたい。

S. Tanabe et al., Appl. Phys. Lett. 91, 63123
H. Kusai et al., Chem. Phys. Lett. 448, 106(2007).

本稿で紹介した実験結果は当研究室学生である冨20

S. Miwa et al., Phys. Rev. B 76, 214414 (2007).

田博之（現M２）、大石恵（現大日本印刷）両名が主

21

K. Yakushiji et al., J. Magn. Magn. Mater. 212,75 (2000).

として行ったものである。また、スピン注入磁化反転の実験で用いた MgO-M T J 素子は産業技術総合

22(2002).

研究所スピントロニクスグループの湯浅新治氏、久保田均氏、福島章雄氏、薬師寺啓氏にご提供いただ

K. Yakushiji et al., Appl. Phys. Lett. 78, 515

23− 25 −

G. Schmidt et al., Phys. Rev. B 62, R4790 (2000).

生産と技術第60巻第４号（2008）

24

F.J. Jedema et al., Nature 416, 713 (2002).

25

M. Ohishi et al., Jpn. J. Appl. Phys. 46, L605
(2007).

− 26 −