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2010 Fiscal Year Annual Research Report

純スピン流制御型spin-MOSFETの創製

Research Project

Project/Area Number 10J02787
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

安藤 裕一郎  九州大学, 稲盛フロンティア研究センター, 特別研究員(PD)

KeywordsSiベーススピントロニクス / Spin MOSFET / Fe_3Si / Co_2FeSi / SOI / サブミクロン加工
Research Abstract

本年度は外部磁界印加型SiベーススピンMOSFETの試作・動作実証を実現する際の鍵技術となる,1,単結晶強磁性体/Siヘテロ構造のサブミクロン微細加工技術の構築および2,高品質強磁性体/SOI構造の形成技術の確立を目指し研究を推進してきた.以下,これらについての成果を記す.
1,単結晶強磁性体としてFe_3Si, Co_2FeSiに着目し,電子線描画条件及び,Arイオンミリング条件の最適化を行った.その結果,100nmサイズの微細加工技術を確立することに成功した.また,2μmから100nmまで電極幅を変えたFe_3Si強磁性体電極を用いて異方性磁気抵抗効果を測定したところ,電極幅1ミクロン以下で形状磁気異方性が顕著に発現し,500nm程度で単結晶固有の結晶磁気異方性の影響を受けずに磁気異方性制御が可能であることが判明した.
2,市販のSOI基板(Siチャネル膜厚3即程度)に対して熱酸化とウェットエッチングを繰り返すことでSiチャネルの薄膜化を行った,熱酸化条件(酸素導入条件,温度,時間)およびウェットエッチング条件(エッチャントの種類,濃度)を最適化した結果,Siチャネル膜厚100nmの極薄SOI基板の作製に成功した.分子線エピタキシー法を用いて極薄SOI基板にFe_3Si薄膜を成長させたところ,従来のSi基板上と同程度の高品質なエピタキシャル薄膜の成長に成功した.作製したFe_3Si/SOI構造を用いてフォトリソグラフィーによりスピンデバイスを作製した.明瞭なバックゲート特性を得ることに成功したほか,磁気抵抗特性の動作実証に成功した(~150K).

  • Research Products

    (16 results)

All 2011 2010

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (8 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Source-Drain Engineering using Atomically Controlled Heterojunctions for Next-Generation SiGe Transistor Applications2011

    • Author(s)
      K.Hamaya, Y.Ando, et al.
    • Journal Title

      Japanease Journal of Applied Physics

      Volume: 50 Pages: 010101

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical detection of spin transport in Si using high-quality Fe3Si/Si Schottky tunnel contacts2010

    • Author(s)
      Y.Ando, et al.
    • Journal Title

      Journal of Magnetic Society Japan

      Volume: 34 Pages: 316-321

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of atomically controlled interfaces on Fermi-level pinning at metal/Ge interfaces2010

    • Author(s)
      K.Yamane, Y Ando, et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 96 Pages: 162104

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparison of nonlocal and local magnetoresistance signals in laterally fabricated Fe3Si/Si spin-valve devices2010

    • Author(s)
      Y.Ando, et al.
    • Journal Title

      APPLIED PHYSICS EXPRESS

      Volume: 3 Pages: 093001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-quality epitaxial CoFe/Si(111) heterojunctions fabricated by low-temperature molecular beam epitaxy2010

    • Author(s)
      Y.Maeda, Y.Ando, et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 97 Pages: 192501

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimization of cleaning condition of Permalloy/Cu interface for efficient spin injection2010

    • Author(s)
      S.Yakata, Y.Ando, et al.
    • Journal Title

      TENCON IEEE Region 10 Conference Proceedings

      Pages: 126-128

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin transport properties in polycrystalline Gd film and strip2010

    • Author(s)
      S.Nonoguchi, Y.Ando, et al
    • Journal Title

      TENCON IEEE Region 10 Conference Proceedings

      Pages: 1881-1884

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ハンル効果測定を用いた強磁性合金/シリコン界面近傍におけるスピン蓄積の電気的検出2011

    • Author(s)
      安藤, 他
    • Organizer
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      20110324-20110327
  • [Presentation] Si上における強磁性シリサイドFe_3Siの高品質形成とSiへのスピン注入2011

    • Author(s)
      安藤, 他
    • Organizer
      第17回シリサイド系半導体研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011-03-28
  • [Presentation] スピンMOSFET用Fe_3Si/SOI(111)高品質接合の作製2010

    • Author(s)
      馬場, 安藤, 他
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎
    • Year and Date
      20100914-20100917
  • [Presentation] Nonlocal voltage measurements of spin transport in silicon using high-quality Fe3Si/Si Schottky tunnel contacts2010

    • Author(s)
      K.Hamaya, Y.Ando, M.Miyao
    • Organizer
      SPIE 2010
    • Place of Presentation
      San Diego, U.S.A.
    • Year and Date
      20100801-20100805
  • [Presentation] Nonlocal detection of spin transport in silicon using a Co/Fe_3Si injector and an Fe_3Si detector2010

    • Author(s)
      Y.Ando, et al.
    • Organizer
      PASPS-VI
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20100801-20100804
  • [Presentation] High-quality epitaxial growth of Co70Fe30 alloys on silicon2010

    • Author(s)
      Y.Maeda, Y.Ando, et al.
    • Organizer
      PASPS-VI
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20100801-20100804
  • [Presentation] Spin Injection into Si across an Fe_3Si/Si Schottky-Tunnel Barrier2010

    • Author(s)
      K.Hamaaya, Y.Ando, et al.
    • Organizer
      ISTESNE 2010
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20100603-20100605
  • [Presentation] Electrical detection of spin transport in Si using high-quality Schottky contacts2010

    • Author(s)
      K.Hamaya, Y.Ando, M.Miyao
    • Organizer
      The 2010 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2010-09-24
  • [Book] ナノシリコンの最新技術と応用展開2010

    • Author(s)
      越田, 安藤, 他
    • Total Pages
      245
    • Publisher
      CMC出版

URL: 

Published: 2012-07-19  

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