埋込み構造を用いたスピン軌道相互作用の制御とスピンブロッケード素子への応用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750234
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 若家 冨士男 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (60240454)
• Keywords: 単電子トランジスタ / スピンブロッケード / 埋込み構造 / 磁性材料 / 微小トンネル結合

Research Abstract

本年度の研究実績をまとめると以下のようになる。
1. シュレディンガー方程式とポアソン方程式を自己無撞着に数値計算することにより、埋め込み構造でのゲート電圧と2次元電子ガスの場所での電界の強さの関係を求め、電界によるスピン軌道相互作用の変調効果を観測するためのデバイス設計を行った。
2. MBE-FIB真空一貫プロセスで作製した試料の成長中断界面に発生している界面準位を、ホール測定とC-V測定によって評価した。その結果界面準位は禁止帯の比較的浅いエネルギーのところにあることを示唆する結果を得た。
3. FIBでスパッタしながら試料の電流をモニタする、FIBその場プロセスによって磁性材料であるNiを用いたトンネル接合を作製し、その伝導特性を評価した。このプロセスによって、微小トンネル接合の作製が可能であることを示した。
4. 磁性材料であるNiとCoの微小構造を作製し、スピン編極した電子系の伝導特性について基礎的な実験を行った。観測されたホール効果や磁気抵抗効果の結果は、通常のホール効果や磁気抵抗効果の範囲では説明できない結果を含んでおり、交換相互作用の影響を考慮する必要があることを示した。

Research Products

• [Publications] R.Kitawaki: "Coulomb blockade and higher order tunneling effect in ultrasmall ferromagnetic double tunnel junction" Microelectronic Engineering. (発表予定).
• [Publications] F.Wakaya: "Effects of asymmetric environment on the island charge state of single-electron transistors" Microelectronic Engineering. (発表予定).
• [Publications] F.Wakaya: "Transport Properties of a Resistively-Coupled Single-Electron Transistor" Jpn.J.Appl.Phys. (発表予定).
• [Publications] F.Wakaya: "Possible Control Method for Single Electron Tunneling Based on Environmental Impedance Modulation" Appl.Phys.Lett.74. 135-137 (1999)
• [Publications] M.Nakayama: "Focused ion beam etching of resist/Ni multilayer films and applications to metal island structure formation" J.Vac.Sci. & Tech.B. 16. 2511-2514 (1998)
• [Publications] F.Wakaya: "Interface States Made by Growth Interruption during In Situ Process" J.Vac.Sci.& Tech.B. 16. 2313-2316 (1998)