縦型スピンデバイスに向けた(111)B上MnAs/III-V/MnAsヘテロ構造
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21K04173
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
赤堀 誠志 北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 准教授 (50345667)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 分子線エピタキシー / MnAs / InAs / 縦型ゲートオールアラウンド |
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| Outline of Research at the Start |
半導体デバイス分野では高機能化・高集積化のため、縦型ゲートオールアラウンドFET(GAA-FET)が近年検討されている。スピンデバイスについても縦型GAAの検討は重要と考えられる。そこで本研究では、表面・基板側ともに強磁性体MnAsを有し、その間にIII-V半導体が挿入されたMnAs/III-V/MnAsヘテロ構造の結晶成長を行い、成長条件や膜厚・層構造に対する構造評価や電気・磁気特性評価を系統的に行う。さらに、それらヘテロ構造を利用して、縦型スピンデバイス作製技術の確立とデバイス特性評価を行い、特に縦型・短チャネル化によるスピン緩和抑制について検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体デバイス分野では高機能化・高集積化のため、縦型ゲートオールアラウンドFET(GAA-FET)が近年検討されている。スピンデバイスについても縦型GAAの検討は重要と考えられる。そこで本研究では、表面・基板側ともに強磁性体MnAsを有し、その間にIII-V半導体が挿入されたMnAs/III-V/MnAsヘテロ構造の結晶成長を行い、成長条件や膜厚・層構造に対する構造評価や電気・磁気特性評価を系統的に行う。さらに、それらヘテロ構造を利用して、縦型スピンデバイス作製技術の確立とデバイス特性評価を行い、特に縦型・短チャネル化によるスピン緩和抑制について検証する。以上を本研究の目的としている。
今年度は、昨年度の進捗が十分でなかった、MnAs/InAs/MnAsヘテロ構造の分子線エピタキシー(MBE)成長条件の確立と、縦型スピンデバイスプロセス条件の確立を進め、さらにGAAのない2端子の縦型スピンバルブ素子の作製を行う予定であった。
MBEを用いてGaAs(111)B上にMnAsを250℃程度の低温で成長し、その上に1000 nm厚のInAs薄膜と表面側MnAsの連続成長を達成することはできた。しかしながら、準備を進めていたInAsのマイグレーション促進成長については、担当した大学院生の実力不足やMBE装置の不具合により、実施に至らなかった。
デバイスプロセス条件の確立については、担当予定だった大学院生の入学がコロナ禍のため遅れた他、ポスト構造の周囲を被覆するための原子層堆積（ALD）装置について、供給制御系の故障、バルブおよびポンプの破損、原料枯渇などが今年度相次ぎ、計画的な研究ができなかった。このこともあり、昨年に引き続き、スピンオングラス(SOG)材料を用いた埋め込みの検討には至らなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
MBEを担当している大学院生の実力不足やMBE装置の不具合により、MBEを用いた試料作製が思いのほか進まなかったこと、またALD装置の不具合が相次ぎ、デバイスプロセスを担当予定だった大学院生の入学がコロナ禍のため遅れたことにより、デバイスプロセス検討についても計画的な研究ができなかったことにより、昨年度に増して全体として遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
MBE担当の大学院生も実力をつけつつあり、またデバイスプロセス担当の大学院生が入学したので、ようやく研究が進展するものと期待される。作製したヘテロ構造上で縦型スピンデバイスプロセスを進め、早急にゲートオールアラウンド(GAA)のない2端子の縦型スピンバルブ素子の作製を行うとともに、他テーマを主とする大学院生も交えて、人海戦術でGAAのある素子作製に向けたSOG埋め込みを年度の早いうちに進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
