2020年8月28日
NIMS和AIST已经成功地在一个实际的硅衬底上制造了一个由单晶Heusler合金组成的巨磁阻(GMR)器件。
该团队首次证明了单晶磁阻器件可以使用晶圆键合技术连接到多晶电极的表面。制备高性能单晶器件具有挑战性，这些结果可能为大容量硬盘驱动器(hdd)的开发提供新的指导。
一些Heusler合金（例如，CO2已知MNSI）具有用于当它们的原子处于有序布置时仅用作用于仅一种旋转取向的电子的半金属性质 - 物质。在以前的研究中，使用半金属Heusler合金制造了一种高质量的GMR器件。
据报道，该装置表现出极大的磁阻比，对硬盘读取头的开发具有近五倍的HDD的磁盘读取头的特征至关重要。
然而，这种GMR器件的制造需要使用具有合适晶格结构的耐热单晶氧化镁(MgO)衬底，这比使用工业上建立的小型MgO衬底要昂贵得多。
此外，硬盘读取头需要在多晶磁屏蔽上制造，尽管事实上不可能直接在带有不同晶格取向的晶粒的多晶薄膜表面生长单晶设备。
此外，Heusler合金必须在至少300°C的温度下退火，以形成有序的原子秩序。然而，这种退火过程也破坏了磁屏蔽层。这些问题阻碍了由单晶Heusler合金组成的GMR器件的实际应用。
该研究团队在常规，廉价的硅衬底的表面上沉积了一个Nial / Cofe缓冲层，并发现基板获得显着增加的耐热性和更平滑的表面。然后，该团队制造了一种GMR装置，包括在硅衬底上包括单晶性Heusler合金，并确认该装置可相当于在MgO衬底上生长的GMR器件。
研究小组还在另一个衬底表面生长了多晶电极膜，并在其上制作了由单晶Heusler合金组成的GMR薄膜装置。随后，该团队使用最新的三维集成技术将制作好的GMR薄膜设备粘在晶片上。
通过这些过程，该团队通过优化晶片粘合条件，在多晶硅和单晶膜之间形成极光滑的无缺陷界面。该团队还证实，将制造的GMR薄膜装置粘合到晶片上没有对装置的磁阻性能产生负面影响。该技术的开发技术预计将消除在多晶电极膜上直接生长单晶磁阻装置，并完全解决由高温处理引起的损坏问题。
这些技术不仅适用于包括单晶性Heusler合金的GMR器件的制造，而且适用于各种其他目的，例如单晶隧道磁阻器件的集成 - 另一个可能具有高性能技术 - 进入热量-ceplible电路板。这些技术的使用可以促进高性能单晶旋转器件的实际应用，从而可能导致更大容量HDD和磁阻随机存取存储器的开发。
该项目由由Yuya Sakuraba（磁力和旋转材料，Nims），他的Nims同事，Kay Yakushiji（团队领导者，闪蒸的研究中心，AIST），Hideki Takagi（校长）组成的联合研究团队进行欧洲杯足球竞彩研究经理，设备技术研究所，AIST）和Katsuya Kikuchi（集团领导，设备技术研究所，AIST）。
这项工作与另一项研究项目(项目经理:Masashi Sahara)联合进行，该项目由“通过颠覆性技术推动范式变革计划”(ImPACT)资助。
这项研究发表在Acta Materialia2020年5月28日上午9:00(日本时间5月28日下午6:00)。
来源：http://www.nims.go.jp/eng/index.html.