InAs系スピントランジスタの非弾性領域での動作実証

• Project Area: Creation and control of spin current
• Project/Area Number: 21019001
• 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 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,500,000 (Direct Cost: ¥4,500,000); Fiscal Year 2010: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2009: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• 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

強磁性電極(鉄薄膜)を有する高In含有InGaAsチャンネルスピンFET(チャンネル長2μm)の室温動作においてスピン軌道相互作用のゲート電圧と思われる電流変調が見られたが、その電流変化の割合は小さく1%程度であった[1]。その後、電流ピーク位置のゲート電圧依存性やそのスピン振幅のドレイン電圧依存性の解析を進め、モンテカルロシミュレーション[2]とよく一致する結果が得られた。スピン緩和が抑制されることが予測されている1次元伝導においてスピントランジスタの非弾性領域での動作を実証するためInAsナノワイヤトランジスタのプロセス開発をおこなった。ゲート電圧の変化により1.7ミクロンのチャンネル長を持つInAsナノワイヤ・スピントランジスタの大きな電流変調が室温観測できた[3]。これはモンテカルロ予測の7割程度の電流振幅であった。デバイスがジュール熱に弱くもろいため再現データを得るためのプロセス開発に時間を要したが、再現実験に成功し、最大電流ピーク幅25%の電流ピークが観測できた。(1)強磁性電極の磁化前、(2)磁化(電流方向)、(3)有効磁場方向(面内で電流に垂直)に磁化後の測定の結果、スピン軌道相互作用が効く(2)の条件のときのみ電流振動が現れ、(3)の条件にすると振動が消えることが確認された[4]。またデバイスのスケーラビリティーを保持するためバンドギャップエンジニアリングによりスピン軌道相互作用を倍増するヘテロ構造を実証した。

Research Products

• [Journal Article] Transportcharacteristics of a single-layer graphene field-effect transistor grown on 4H-siliconcarbide (2010)
  • Author(s): Keita Konishi, Kanji Yoh
  • Journal Title: Physica E Volume: 42 Pages: 2792-2795
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolution of pyramid morphology during InAs(001) homoepitaxy (2010)
  • Author(s): J.Bubesh Babu, Kanji Yoh
  • Journal Title: Appl.Phys.Lett. Volume: 97 Pages: 72102-72105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SiC上のエピタキシャルグラフェンの成長と電子輸送特性 (2010)
  • Author(s): 陽完治、小西敬太
  • Journal Title: 日本結晶成長学会誌 Volume: 37 Pages: 214-219
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Epitaxial graphene FETs with high on/off ratio grown on 4H-SiC (2010)
  • Author(s): Kanji Yoh, Keita Konishi, Hiroki Hibino
  • Journal Title: Nanotechnology, 2009.IEEE-NANO 2009.9^<th> IEEE Conference on ISSN:1944-9399 Pages: 334-336
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible Sign Reversal of Rashba Coefficient in InAs-based Heterostructures (2010)
  • Author(s): Takashi Matsuda, Kanji Yoh
  • Journal Title: Physica E 42 Pages: 979-983
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermodynamic Calculation of Phase Equilibria in As-Fe-In Ternary System Based on CALPHAD Approach (2009)
  • Author(s): M.Ohno, K.Yoh
  • Journal Title: Materials Transactions 50 Pages: 1202-1207
  • Peer Reviewed
• [Presentation] GaAs基板A面上のInAsナノワイヤを用いたスピンダイオードの作製 (2011)
  • Author(s): 鈴木健司, 崔志欣, 石倉丈継、J.バベシュバブ、陽完治
  • Organizer: 第58回応用物理学会関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] グラフェン中のp-n構造における電子の屈折について (2011)
  • Author(s): 小西敬太、鄒柳民、閻子威、陽完治
  • Organizer: 第58回応用物理学会関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] グラフェンネットワークによるバンドギャップの制御(2) (2011)
  • Author(s): 鄒柳民, 閻子威, 小西敬太, 陽完治
  • Organizer: 第58回応用物理学会関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] InAsナノワイヤスピントランジスタの作製プロセス (2011)
  • Author(s): 崔志欣、石倉丈継、鈴木健司、小西敬太、J.バベシュ、陽完治
  • Organizer: 第58回応用物理学会関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] グラフェンにおける負の屈折率実験 (2010)
  • Author(s): 小西敬太, 鄒柳民, 陽完治
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
• [Presentation] グラフェンネットワークによるバンドギャップ制御の提案 (2010)
  • Author(s): 鄒柳民, 小西敬太, 陽完治
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
• [Presentation] パラジウム・ゲートInAs素系HEMT電気特性評価 (2010)
  • Author(s): 崔志欣, 石倉丈継, 松田喬, 陽完治
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
• [Presentation] Sign Reversal of Rashba Coefficient in InAs-based Heterostructures (2010)
  • Author(s): 松田喬, 陽完治
  • Organizer: 2010 RCIQE International Seminar on "Advanced Semiconductor Materials and Devices
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
• [Presentation] Electronic transport properties of a single layer graphene fabricated on Si-face 4H-SiC (2010)
  • Author(s): 小西敬太, 陽完治
  • Organizer: 2010 RCIQE International Seminar on "Advanced Semiconductor Materials and Devices
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
• [Presentation] InAs系HEMTにおける Dresselhaus 効果の歪による抑制 (2010)
  • Author(s): 松田喬、小西敬太、陽完治
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
• [Presentation] マグネタイト薄膜からInGaAs/AlGaAs量子井戸へのスピン偏極率の測定 (2010)
  • Author(s): 鈴木健司、熊野英和、江尻剛士、J.バベシュ バブJ、陽完治
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
• [Presentation] pnp グラフェン構造における電流振動の観測 (2010)
  • Author(s): 小西敬太、関場亮太、工藤智人、陽完治
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
• [Presentation] MBE成長でのInAsナノワイヤ成長に対するInフラックスの影響 (2010)
  • Author(s): バブ バベシュJ、江尻剛士、陽完治
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
• [Presentation] Towards spin injection from Magnetite into InGaAs/AlGaAs quantum well (2009)
  • Author(s): 江尻剛士、熊野英和、鈴木健司、J.バベシュ バブJ、陽完治
  • Organizer: MRS Meeting
  • Place of Presentation: Boston, U.S.A.
  • Year and Date: 2009-12-02
• [Presentation] Possible Sign Reversal of Rashba Coefficient in InAs-based Heterostructures (2009)
  • Author(s): 松田喬, 陽完治
  • Organizer: 18^<th> International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
• [Presentation] Epitaxial graphene FETs with high on/off ratio grown on 4H-SiC (2009)
  • Author(s): 小西敬太, 日比野浩樹, 陽完治
  • Organizer: IEEE 9th IEEE Conference on Nanotechnology
  • Place of Presentation: Genova, Italy
• [Presentation] InAsのホモエピタキシャルMBE成長における表面モフォロジと表面再構成 (2009)
  • Author(s): J.バベシュ バブJ、江尻剛士、陽完治
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] 4H-SiC基板Si面上に作製したグラフェン単層膜の電子輸送特性 (2009)
  • Author(s): 小西敬太、関場亮太、日比野浩樹、陽完治
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] マグネタイトからInGaAs/AlGaAs量子井戸へのスピン注入効率の測定 (2009)
  • Author(s): 江尻剛士、熊野英和、鈴木健司、J.バベシュ バブJ、陽完治
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] 巨大スピン軌道相互作用下での反弱局在の抑制 (2009)
  • Author(s): 松田喬、小西敬太、陽完治
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] Transport characteristics of a single-layer graphene field-effect transist or on 4H silicon carbide (2007)
  • Author(s): 小西敬太, 陽完治
  • Organizer: 14^<th> International Conference on Modulated Semiconductor Structures
  • Place of Presentation: Kobe, Japan