[AtomEdge Pro アプリケーション事例] MTJにおける室温スカイミオンのナノスケール精密イメージングの実現

ケースの詳細

スピントロニクスと次世代磁気ランダムアクセスメモリ（MRAM）の分野において、磁気スキルミオンは、そのユニークなトポロジカル安定性と低い駆動電流密度から、将来の高性能情報デバイスを構築するための主要な候補と考えられています。しかし、室温条件下で実際のデバイスと互換性のある磁気トンネル接合（MTJ）スタック内で、これらのナノスケール磁気構造を直接観察し、正確に特性評価することは、この分野における主要な課題であり続けています。

最近、AtomEdge Pro原子間力顕微鏡を利用して、複雑なSAF/MgO/[Ta/Co/Pt]9 MTJスタック内で、磁気スキルミオンと迷路ドメインの存在状態の直接的な可視化と特性評価に成功しました。これは、トポロジカル磁気構造の基礎研究からの応用への重要な一歩となります。_{MTJスタックで観察されたスキルミオン（点状領域）と迷路ドメイン（ストライプ状領域）を示す磁気ドメイン分布図。}これは、トポロジカル磁気構造の基礎研究からの応用への重要な一歩となります。

研究のハイライト

テストサンプル:

SAF/MgO/[Ta/Co/Pt]9は、スキルミオンの形成を誘発することを目的とした、複雑な磁性多層薄膜ヘテロ構造です。_{MTJスタックで観察されたスキルミオン（点状領域）と迷路ドメイン（ストライプ状領域）を示す磁気ドメイン分布図。}サンプル

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主な発見：AtomEdge Proの磁気力顕微鏡（MFM）モードを使用して、10μm * 10μmの走査領域内で、サンプル表面にスキルミオンと迷路ドメインの両方の磁気ドメイン構造が共存していることを明らかにしました。_{MTJスタックで観察されたスキルミオン（点状領域）と迷路ドメイン（ストライプ状領域）を示す磁気ドメイン分布図。}定量分析：構造をさらに正確に特性評価するために、画像に対して線プロファイル分析を実行しました。データは次のとおりです:

赤線で示されたスキルミオンの直径は234 nmです（図bを参照）。

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迷路ドメインのドメイン幅は217 nmです（図cを参照）。

超高空間分解能：AtomEdge Proは、高感度の磁気プローブを利用して、サンプル表面の磁力勾配の変化を正確に検出し、ナノスケールでの空間分解能を実現します。

正確な定量特性評価：それは「見る」だけでなく、「正確に測定」します。MFM画像の正確なデータ分析を通じて、ドメインサイズ、分布、形態などの主要な物理的パラメータを抽出でき、理論計算とデバイス設計のための信頼できる実験データを提供します。

強力なサンプル互換性：ここでテストされたMTJスタックは、実用的なアプリケーションに向けた多層膜構造です。AtomEdge Proは、これに対して非破壊的で高解像度の特性評価に成功し、複雑なデバイスレベルのサンプル研究におけるその強力な適用性を示しています。

科学的価値と応用展望

この成功したテストは、AtomEdge Proの性能を強く示すだけでなく、関連する研究分野にとっても重要な意味を持っています:

MRAM研究の進歩：磁気トンネル接合におけるスキルミオンの実現と直接観察は、その可能性を新世代の情報デバイスに変換するための鍵となります。AtomEdge Proは、その存在を検証し、その挙動を理解し、最終的に微視的な磁気構造を巨視的な電気的特性に結びつけるための決定的な実空間の証拠を提供します。

トポロジカル磁性の強化：トポロジカル磁気構造研究の中核的な特性評価ツールとして、AFMは、スキルミオンの形成メカニズム、安定性、およびデバイス統合を調査するための信頼できるデータサポートを提供し、基礎物理学から応用デバイスへの移行を加速します。

フロンティアアプリケーションの拡大：この研究で実証された能力は、ニューロモーフィックコンピューティング、脳にインスパイアされたインテリジェントハードウェア、高周波マイクロ波通信、センシングシステムなどの最先端技術分野で広く応用できます。

私たちは、正確な特性評価が科学的進歩の基礎であると信じています。AtomEdge Pro原子間力顕微鏡は、世界の研究者に強力な微小スケール分析ツールを提供し、フロンティア探査においてより明確に見え、さらに進むためのお手伝いをすることに尽力しています。

AtomEdge Proの磁性材料、スピントロニクス、その他の最先端分野における応用について詳しく知りたい場合は、技術交流やサンプルテストの申請についてお気軽にお問い合わせください。