2011 Fiscal Year Annual Research Report
不揮発生トランジスタ開発のための半導体へのスピン偏極電子注入
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11F01816
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
齋藤 秀和 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノスピントロニクス研究センター, 研究チーム長
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SPIESSER AurelieMarion 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノスピントロニクス研究センター, 外国人特別研究員
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| Keywords | スピントロニクス / スピン注入 / スピントランジスタ |
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| Research Abstract |
電子のスピン自由度を利用して不揮発的に情報を記憶するトランジスタ(スピントランジスタ)は、その導入によりあらゆるIT機器の消費電力の劇的な削減につながるため、世界的に熾烈な開発競争の只中にある。スピントランジスタを実現するためには、半導体中へのスピン注入技術を確立する必要がある。スピン注入とは、強磁性体からスピン偏極電子を半導体へ注入し、そのスピン情報をトランジスタのベース層幅程度(数十～百nm)を伝搬させる技術である。
IV属半導体であるGeは半導体技術の将来指針を与えるITRSロードマップでも次世代のMOS-FETのチャネル材料の有力候補とされており、スピン注入技術の確立が期待される。高効率のスピン注入のためには、高品位の強磁性体/Ge接合を可能とする材料・成長技術が必要であると考えられるため、新規障壁層材料や強磁性体を用いたトンネル接合技術を開発する必要がある。
本研究では将来のGe基不揮発性トランジスタの実現のために必要である、Geへの高効率のスピン注入技術のための高品位接合の開発を行う。具体的に、本年度はGe基板上の磁性半導体(Ga,Mn)As単結晶膜作製技術の確立を目指した。ここで、(Ga,Mn)Asは極めて高いスピン偏極状態を有する物質として知られており、かつ、Geと格子定数がほぼ等しくエピタキシャル成長が期待されるため、高性能のスピン注入源としての利用できる可能性が指摘されている物質である。しかしながら、これまでスピン注入実験はおろか、Ge基板上の結晶成長すら報告はなされていなかった。
その結果、分子線エピタキシー法による成長条件を最適化することにより、世界で初めてGe上の単結晶(Ga,Mn)As膜の作製に成功した。これは、Geへの高効率スピン注入の実現に繋がる成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の狙い通りに、Ge上の(Ga,Mn)As単結晶膜の作製に世界で初めて成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
実際に、(Ga,Mn)AsからGeへのスピン注入に挑む。さらに、通常の強磁性金属を用いた高品位金属/Ge接合の実現を探る。
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