シリコン基板上にホイスラ―合金巨大磁気抵抗素子を作製―HDDの大容量化に向け新たな手掛かり：物質・材料研究機構/産業技術総合研究所
(2020年5月28日発表)
（国）物質・材料研究機構と（国）産業技術総合研究所の共同研究グループは5月28日、優れた磁気抵抗特性を示す単結晶ホイスラ―合金製の巨大磁気抵抗素子をシリコン基板上に作製することに成功したと発表した。ハードディスクドライブ（HDD）の大容量化などへの寄与が期待されるという。
情報の記録媒体であるHDDは、磁気ヘッドの電気抵抗率が磁場で大きく変化する巨大磁気抵抗効果の活用によって容量の飛躍的向上が図られてきた。近年、ホイスラ―合金と呼ばれる金属材料を磁気ヘッド材に用いると、さらなる大容量化が図れるのではないかと注目されている。
ホイスラ―合金はコバルト、マンガン、シリコンなど3つの元素の組み合わせから成る合金で、その一部は伝導電子が一方向のスピンしか持たない「ハーフメタル」となることが知られている。このハーフメタルホイスラ―合金を用いて高品位の全単結晶構造の巨大磁気抵抗素子を作ると極めて大きな磁気抵抗比が得られるとされる。
しかし、この製作には、単結晶酸化マグネシウム基板を用いる必要があり、工業生産できる酸化マグネシウム基板はサイズが小さくコストが高く、実用化を阻んでいた。それに加え、HDD用の磁気ヘッドは多結晶構造を持つ磁気シールド電極膜上に作製しなければならないが、その上に単結晶素子を直接成長させるのは不可能、などといった問題を抱えていた。
研究グループは今回、シリコン基板上にニッケルアルミニウムなどから成る下地層を用いる方法を考案、酸化マグネシウム基板上に成長させた素子と同等の性能を示す単結晶ホイスラ―合金巨大磁気抵抗素子を、シリコン基板上に作製することに成功した。
また、近年開発が進んでいる3次元積層技術を用い、多結晶電極膜上に単結晶ホイスラ―素子膜をウエハー接合することに成功した。
これらの成果は、ホイスラ―合金による磁気ヘッドの記録密度向上に役立ち、HDDの大容量化に向けた新たな展開に道を開くことが期待されるという。
