MTJの自由層に求められるもの：福田昭のストレージ通信（35） 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎（13）（2/2 ページ）

磁気トンネル接合（MTJ）は「トンネル障壁層」と「自由層」の2つで構成される。今回は「自由層」について解説しよう。自由層に適した強磁性材料と、その材料が抱える課題について説明する。

[福田昭，EE Times Japan]

高い磁気異方性と高いMR比の両立が課題

　もっとも、コバルト鉄ホウ素合金（CoFeB）／酸化マグネシウム（MgO）の組み合わせは、弱点を抱えている。高い磁気異方性と高いMR比の両立が難しいことだ。加熱処理によって界面の酸素比率を最適化する条件と、加熱処理によって薄いCoFeB層の結晶品質を最適化する条件が一致しにくい。特に垂直磁気記録方式では、MR比を高めにくい。

　このため、過去にMR比の最高記録を塗り替えた事例（研究成果）は、面内磁気記録方式であり、なおかつ、自由層が厚めのMTJとなっている。材料系もCoFeBではないことが多い。例えばMR比が600％を記録したMTJの材料系は、鉄／酸化マグネシウム／鉄である。

コバルト鉄ホウ素合金（CoFeB）／酸化マグネシウム（MgO）の組み合わせが抱える弱点。下のグラフは、室温におけるMR比の最高記録推移（クリックで拡大） 出典：CNRS

室温におけるMR比で600％を達成した鉄（Fe）／酸化マグネシウム（MgO）／鉄（Fe）構造の断面を電子顕微鏡で拡大撮影した写真（クリックで拡大） 出典：CNRS

（次回に続く）

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