大兼 幹彦

スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワークの構築

原子内包フラーレンナノバイオトロニクスの創成

リニア出力型ＴＭＲ磁気センサの研究 ‐ 垂直磁場印加型構造の出力リニアリティとダイナミックレンジの特性検証 -

スピンFET実現のための低RA・高スピン偏極ソース/ドレイン電極を開発する

次世代スピントロニクス素子の作製と評価

強磁性トンネル接合素子を用いた高感度磁気センサの研究開発

耐災害性に優れた安心・安全社会のためのスピントロニクス材料およびデバイス基盤技術の研究開発を行う

ハーフメタル合金は、電気伝導を担う電子スピンが完全にスピン偏極することが期待され、スピントロニクス分野において非常に大きな注目を集めている。特に、東北大学の大兼准教授のグループでは、ハーフメタル合金薄膜を利用した、高品位なスピントロニクス素子の開発に成功しており、磁気メモリ、HDDヘッド、生体磁気センサー、スピントランジスタ等の画期的素子への応用が期待されている。しかし、現在の素子作製プロセスは、良質な素子を作製可能である反面、生産プロセスに適合したものではない。本提案は、ハーフメタルを用いた素子を製品化するために必要不可欠な、短時間で高品位な素子を得るための超高真空加熱・成膜制御システムを開発することを目的としたものである。

強磁性トンネル接合を用いた微小モジュールを配置した室温動作の脳磁計、心磁計の開発

高品位モデル磁石の高精度磁気特性および構造評価

次世代のハードディスク用読み取りヘッドとして、高磁気抵抗比と低素子抵抗値を兼ね備えた、面直通電型巨大磁気抵抗 (CPP-GMR) 素子に対する期待が大きい。伝導電子が完全にスピン分極したハーフメタル材料をCPP-GMR素子の電極に用いれば、飛躍的に磁気抵抗比を向上させることが原理的に可能である。本研究では、ハーフメタル材料としてホイスラー合金を用い、種々の結晶面方位を有するフルエピタキシャルCPP-GMR素子を開発する。結晶面方位と磁気抵抗効果の関係を明らかにし、70～100%の高磁気抵抗比を実現するための明確な指針を得ることが本研究の目的である。

新材料によりもたらされる新規の伝導現象を実現することを主目的とし、新材料を用いたトンネル磁気抵抗（TMR）素子および巨大磁気抵抗（GMR）素子に加えて、ローカル／ノンローカル面内スピン伝導、スピンホール効果およびマグノンによる角運動量伝導のような新しいタイプのスピントロニクスデバイスの創成を目指す。

省エネルギー・スピントロ二クス論理集積回路の研究開発

ホイスラー合金を用いたHDD用CPP-GMR素子の作製と評価に関する研究

CoPt微粒子を磁化反転層とした超微少MRAM素子を作製し，伝導性AFM装置を用いてその評価を行なう研究で，提案研究とは全く異なる。

日本-中国の二国間で強磁性トンネル接合および二重強磁性トンネル接合の開発を行なう。

巨大な磁気抵抗効果を示すトンネル接合素子を超高感度な磁界センサーに応用する研究である。磁界センサーの性能を示す，単位磁界あたりの抵抗変化率が20%/Oe以上の高性能トンネル接合を作製し，磁界センサー回路を試作する。本事業期間中にナノテスラオーダーの磁界検出を実証し，製品化に向けた研究開発へと向かう。さらに，超伝導量子干渉素子 (SQUID) クラスの超高感度磁界検出の実現可能性を明らかにする。

非磁性のホイスラー合金を中間層とした面直通電型GMR素子を作製し，磁気ヘッドへの応用を目指すものである。本提案の超高感度センサーと異なり，比較的低感度であっても，ヘッドの回路に適合する極めて低抵抗のGMR素子を作製するための研究である。

日本側の優れたホイスラー合金作製技術とドイツ側の高度なスピンダイナミクス測定技術を融合し，新たな物理現象，デバイスを創出する為の研究

世界をリードするナノスピン材料創成・磁性体極微細加工技術の研究開発を基軸に，スピンデバイスを活用する革新的な高速・不揮発性メモリインロジック（電力/速度比1/1000以下）とテラビット級次世代垂直記録技術による超高速大容量ストレージシステム（電力/容量比1/20以下，どちらも従来技術の延長と比較）を開発し，次世代の高機能・超低消費電力コンピューティングデバイス・システムの基盤技術を確立する．