半導体上のスピネル型ハーフメタルの成長と高偏極率スピン注入の実証

• Project/Area Number: 20042001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 陽 完治 Hokkaido University, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大野 宗一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30431331)
• Project Period (FY): 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2008: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: マグネタイト / スピン注入 / ハーフメタル / スピネル構造 / MBE

Research Abstract

インジウム砒素基板上に200Å成長させたマグネタイト薄膜の磁化特性を超伝導磁束量子干渉計(SQUID)を用いて測定した. マグネタイト薄膜の磁化容易軸方向に外部磁場を印加した場合, 0.4T付近で磁化が飽和し, その値は483emu/ccであった. この値はバルクのマグネタイトのそれと近い値である. 一方, マグネタイト薄膜の磁化容易軸方向と垂直な外部磁場を印加した場合, 飽和し始めたのは1T付近であった. またマグネタイトの抵抗の温度依存性を測定するために, シリコン酸化膜上にマグネタイト薄膜100Åを成長させた. 成長温度は300℃, 酸素分圧は7.5×10-7Torr, 成長レートは約100Å/hour成長したマグネタイト薄膜を原子間力顕微鏡(AFM)で観察した結果その表面粗さは3.92nm/μm^2であった. この試料抵抗の温度依存性を, 1/Tとしてプロットすると120Kにおいて抵抗変化曲線の傾きが変化するVerwey転移を示した. マグネタイトの最適成長温度は摂氏300度となったため、マグネタイト電極を用いたスピン注入デバイス作製のためのプロセスを開発する必要がある. レジストフリーの試料全面に高温成長されたマグネタイトを, 必要な部分のみ残してそれ以外をArプラズマによりエッチングし、レジストカバー直下, すなわち電極間に残っているマグネタイトをシリコン酸化膜とともにリフトオフをおこなうことで達成した. これらの結果については「電子情報通信学会、電子デバイス研究会2009年2月」で報告した. また光学的評価についてはスピン偏極率の確認は、InAs系のスピンダイオード構造およびGaAs/AlGaAs量子井戸耕造での近赤外円偏光測定を行うための測定系の構築を終えた。

Research Products

• [Journal Article] State Tomography of a Chain of Qubits Embedded in a Spin Field-Effect Transistor via Repeated Spin Blockade Measurements on the Edge Qdbit (2009)
  • Author(s): Kazuya Yuasa, Koske Okano, Hiromichi Nakazato, Saori Kashiwada and Kanii Yoh
  • Journal Title: Phys. Rev. B 79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マグネタイト/インジウム砒素ヘテロ構造の作製とスピン注入への応用 (2009)
  • Author(s): 江尻剛士、J.バベシュバブ、陽完治
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108巻437号 Pages: 13-17
  • NAID: 110007131575
• [Journal Article] Enhancement of Spin-Orbit Interaction by Bandgap Engineering in InAs-Based Heterostructures (2008)
  • Author(s): Takashi Matsuda and Kanji Yoh
  • Journal Title: J.Electronic Materials 37 Pages: 1806-1810
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Fabrication and characterization of graphene transistor on SiC (2009)
  • Author(s): Kanji Yoh and Keita Konishi
  • Organizer: 2009 RCIQE International Seminar on " Advanced Semiconductor Materials and Devices
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] Fabrication of magnetite/InAs heterostructure and application for spin injection (2009)
  • Author(s): Takeshi Ejiri, J. Bubesh Babu, Keita Konishi and Kanji Yoh
  • Organizer: 2009 RCIQE International Seminar on" Advanced Semiconductor Materials and Devices
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] Top-gated Graphene FETFormed on Semi-insulting 4H-SiC (2009)
  • Author(s): Keita Konishi, Kanji Yoh, Hiroki Hibino
  • Organizer: 2009 RCIQE International Seminar on" Advanced Semiconductor Materials and Devices
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] Fabrication and Characterization of Graphene Transistors grown on SiC (2009)
  • Author(s): Kanji Yoh
  • Organizer: Okazaki Conference From Aromatic Molecules to Graphene : Chemistry, Physics and Device Applications
  • Place of Presentation: 岡崎分子科学研究所(Invited)
  • Year and Date: 2009-02-23
• [Presentation] 半絶縁性4H-SiC基板上に作製したFET (2009)
  • Author(s): 陽完治
  • Organizer: 九州大学共同研究集会(20ME-S4)「低次元カーボン系材料の最新動向-C^<60>,カーボンナノチューブ、グラフェン」
  • Place of Presentation: 九州大学応用力学研究所(招待講演)
  • Year and Date: 2009-01-23
• [Presentation] グラフェントランジスタの作製と評価 (2009)
  • Author(s): 陽完治
  • Organizer: 独立行政法人日本学術振興会半導体界面制御技術第154委員会第66回研究会「新材料・新概念デバイスの展望」
  • Place of Presentation: アジュール竹芝(東京)(招待講演)
  • Year and Date: 2009-01-16
• [Presentation] Non-equilibrium Transport Issues on Graphene Field-Effect, Current saturation and Spin transport (Invited) (2008)
  • Author(s): Kanji Yoh
  • Organizer: International Symposium on Graphene Devices : Technology, Physics and Modeling
  • Place of Presentation: 会津大学
  • Year and Date: 2008-11-11
• [Presentation] Anomalous Rashba Effect in Double Cladding InAs-Based Quantum Well (2008)
  • Author(s): Takashi Matsuda and Kanji Yoh
  • Organizer: the 2^<nd> IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] Observation of 6 micrometer long spin transport in a graphene multilayers (2008)
  • Author(s): Kanji Yoh and Keita Konishi
  • Organizer: the 2^<nd> IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] On the Critical Conditions for Successful Operation of Datta-Das-type Spin Transistor at Room Temperature (2008)
  • Author(s): Kanji Yoh
  • Organizer: 日本磁気学会第32回学術講演会シンポジウム「lntegration of Metalhc and Semiconductor Systems in Spin Electronics」
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2008-09-12
• [Presentation] グラフェン単層膜におけるShubnikov de Haas振動 (2008)
  • Author(s): 小西敬太、松田喬、陽完治
  • Organizer: 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2008-09-03