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2011 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, 稲森フロンティア研究センター, 特別研究員(PD)

Keywordsスピントロニクス / スピンMOSFET / シリコン / スピン注入 / ハンル効果
Research Abstract

高品質CoFe/Si構造を用いて半導体中に蓄積したスピンを電気的に検出する3端子ハンル効果測定を行ったところ,スピン蓄積に起因する明瞭なハンル信号を得ることに成功した.また,ハンル信号の絶対値は印加電流の極性に強く依存していることが判明した.これは注入される電流のスピン偏極率が極性依存性を有しているのではなく,Si中の蓄積スピンを検出する為の電気的検出感度に極性依存性があることに起因していることが明らかとなった.また,この検出感度は印加電流の極性依存性以外にも温度依存性をも有していることが判明した.このことはスピン信号の高温検出の実現には,印加電流のスピン偏極率以外に検出感度も考慮する必要があることを示唆している.これらを包括的に検討した結果,室温でのスピン信号の検出に成功した.
スピンデバイスにゲート機能を付加するためにSOI (Silicon on Insulator)基板上にCoFeを単結晶成長した構造を用いバックゲート型のspin-MOSFET素子を作製した.この素子を用い,室温において,3端子ハンル効果測定を行ったところ,明瞭なハンル信号を得ることに成功した.一定電流の条件下でハンル信号の絶対値とゲート電圧の関係を調査したところ,ゲート電圧の増加に伴い,信号の絶対値は単調減少していることが判明した.これはゲート電圧の増加に伴い,Si中にキャリアとして存在する電子の量が増大した結果,一定のスピン蓄積電圧を誘起するのに必要なスピンの量が増大し,スピン信号が減少したものと考えられる.このようなゲート電圧によるスピン信号の変調原理は世界でも初めての報告である.

  • Research Products

    (22 results)

All 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (16 results)

  • [Journal Article] Temperature evolution of spin accumulation detected electrically in a nondegenerated silicon channel2012

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

      Physical Review B

      Volume: (In press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical manipulation of spin polarization and generation of giant spin current using multi terminal spin injectors2012

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

      Journal of Applied Physics

      Volume: (In press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin accumulation created electrically in an n-type germanium channel using Schottky tunnel contacts2012

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

      Journal of Applied Physics

      Volume: (In press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electric-field control of spin accumulation signals in silicon at room temperature2011

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

      Applied Physics Letters

      Volume: 99 Pages: 132511-1-132511-3

    • DOI

      10.1063/1.3643141

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transport properties of pure spin currents in a polycrystalline Gd wire2011

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

      IEEE TRANSACTIONS on magnetics

      Volume: 47 Pages: 2750-2752

    • DOI

      10.1109/TMAG.2011.2158407

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bias current dependence of spin accumulation signals in a silicon channel detected by a Schottky tunnel contact2011

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

      Applied Physics Letters

      Volume: 99 Pages: 012113-1-012113-3

    • DOI

      10.1063/1.3607480

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] CoFe/Si界面の局在準位におけるスピン蓄積信号の検出2012

    • Author(s)
      安藤, 他
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東京(予定)
    • Year and Date
      20120315-20120318
  • [Presentation] Si-MOSFET構造におけるスピン蓄積の検出2012

    • Author(s)
      真崎, 安藤, 他
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東京(予定)
    • Year and Date
      20120315-20120318
  • [Presentation] Electrical creation of spin accumulation in a Si channel using a Schottky tunnel contact2011

    • Author(s)
      Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Arizona, USA
    • Year and Date
      20111030-20111103
  • [Presentation] Spin accumulation created electrically in an n-Ge channel using Schottky tunnel contacts2011

    • Author(s)
      Y.Baba, Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Arizona, USA
    • Year and Date
      20111030-20111103
  • [Presentation] Detection of a loop current created by a pure spin current2011

    • Author(s)
      T.Nomura, Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Arizona, USA
    • Year and Date
      20111030-20111103
  • [Presentation] Generation of giant spin current using multi-terminal nonlocal spin injections2011

    • Author(s)
      S.Nonoguchi, Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Arizona, USA
    • Year and Date
      20111030-20111103
  • [Presentation] 三端子Hanle効果測定法を用いたSi中のスピン蓄積の検出2011

    • Author(s)
      真崎, 安藤, 他
    • Organizer
      第35回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟
    • Year and Date
      20110927-20110930
  • [Presentation] n-Ge中に生成されたスピン蓄積の検出2011

    • Author(s)
      馬場, 安藤, 他
    • Organizer
      第35回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟
    • Year and Date
      20110927-20110930
  • [Presentation] Electrical detection of spin accumulation in silicon through a Schottky tunnel barrier2011

    • Author(s)
      Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      SPINTECH-6
    • Place of Presentation
      Shimane
    • Year and Date
      20110801-20110805
  • [Presentation] Electrical detection of spin accumulation in Ge through a Schottky tunnel barrier2011

    • Author(s)
      K.Kasahara, Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      SPINTECH-6
    • Place of Presentation
      Shimane
    • Year and Date
      20110801-20110805
  • [Presentation] Efficient manipulations of pure spin currents using V-shape ferromagnetic wires2011

    • Author(s)
      S.Nonoguchi, Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      SPINTECH-6
    • Place of Presentation
      Shimane
    • Year and Date
      20110801-20110805
  • [Presentation] Pure spin current injection into polycrystalline Gd2011

    • Author(s)
      S.Nonoguchi, Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      SPINTECH-6
    • Place of Presentation
      Shimane
    • Year and Date
      20110801-20110805
  • [Presentation] Hanle measurements for accumulated spins in a silicon channel using a Schottky tunnel contact2011

    • Author(s)
      Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      5th International Workshop on Spin Currents
    • Place of Presentation
      Miyagi
    • Year and Date
      20110725-20110728
  • [Presentation] Three-terminal spin detection in Ge through a Schottky tunnel barrier2011

    • Author(s)
      Y.Baba, Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      5th International Workshop on Spin Currents
    • Place of Presentation
      Miyagi
    • Year and Date
      20110725-20110728
  • [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
      2011年度応用物理学会シリサイド系半導体・夏の学校
    • Place of Presentation
      京都(招待講演)
    • Year and Date
      20110719-20110720
  • [Presentation] Electrical detection of spin accumulation in Si with a high-quality CoFe/Si Schottky tunnel contact2011

    • Author(s)
      Y.Maeda, Y.Ando, et.al.
    • Organizer
      2011 International Workshop on Advanced Electrical Engineering and Related Topics
    • Place of Presentation
      Germany
    • Year and Date
      20110711-20110712

URL: 

Published: 2013-06-26  

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