2016 Fiscal Year Annual Research Report
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16H02333
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
浜屋 宏平 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90401281)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤野 憲太郎 東京都市大学, 工学部, 教授 (90409376)
斉藤 好昭 株式会社東芝研究開発センター, その他部局等, その他 (80393859)
大岩 顕 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (10321902)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電気・電子材料 / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者が世界で初めて実証している強磁性合金上への単結晶半導体ゲルマニウム(Ge)薄膜成長技術を、高性能スピントロニクス材料(ハーフメタル)を用いたスピン注入技術と融合し、これまで実現されたことのない『純スピン流伝導の光・電界制御素子』の創製に挑戦する。以下に、本年度に得られた研究成果を示す。
○ハーフメタル合金(Co2FeSi)上の高品質Ge薄膜およびGe/Co2FeSiヘテロ界面の実現
Si基板上にMBE成長したCo2FeSi合金上にGe薄膜を従来の条件で形成したところ、結晶成長温度(TG)が250℃≦TG≦350℃ではCo2FeSiとGeのヘテロ界面に非磁性反応物が形成されてしまい、結晶成長温度がTG<250℃ではGeの結晶化が不十分なまま、正孔濃度が高い(10^19 cm-3以上)三次元島状成長結晶となることが判った。そこで本年度では、Ge/Co2FeSiヘテロ界面の化学反応を抑制しつつGeの二次元エピタキシャル成長を促進するために、半導体/金属ヘテロ界面における新しいサーファクタント誘起エピタキシーを検討した。本研究では、Si/SiホモエピタキシーやGe/Siヘテロエピタキシーなどの半導体ヘテロ接合において、低温結晶化を促すサーファクタントとして知られているSn(スズ)を、Ge/Co2FeSiヘテロ接合に適用した。Snの蒸着量やGe薄膜の成長温度を様々に変えて実験を行った結果、Co2FeSi表面上にSnを2ML蒸着した後、Ge薄膜をTG=250℃で成長することで、Co2FeSi上にGe薄膜が二次元エピタキシャル成長することが判った。そのGe薄膜直上に、Co2FeSiをTG=室温で形成し、Co2FeSi/Ge/Co2FeSi縦型構造を実証した。
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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
我々はこれまで、p型Ge/強磁性ヘテロ構造を介した純スピン流伝導の観測に成功していたが、その実証温度は低温にとどまっていた。本年度は、スピン偏極率(P)が最大でP~1になる可能性のあるハーフメタルホイスラー合金(Co2FeSi)上へのp型Ge薄膜およびGe/Co2FeSiヘテロ界面を実現した。今後の研究に重要となる結晶成長技術を構築できたため、「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ハーフメタルホイスラー合金をスピン注入源としたスピンデバイスを作製し、Ge中での純スピン流伝導現象を詳細に調査し、ゲルマニウムスピントロニクス素子の実現に向けた主要な物性パラメーターを取得する。また、電気伝導特性のコントロールに向けたGe層へのSbドーピング(n型化)の効果も検討する。
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Research Products
(47 results)
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[Presentation] Nanometer resolved profiles of half-metallic full Heusler alloy thin films determined from polarised neutron2016
Author(s)
S. E. Glover, T. Saerbeck, B. Kuerbanjiang, Z. Nedelkoski, D. Kepaptsoglou, A. Ghasemi, S. Yamada, C. Burrows, Q. M. Ramasse, P. J. Hasnip, K. Hamaya, A. Hirohata, V. Lazarov, T.P. Hase, and G. Bell
Organizer
61st Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference (MMM 2016)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Atomic and Electronic study of Co2FeAl0.5Si0.5/Ge(111) interface2016
Author(s)
B. Kuerbanjiang, Z. Nedelkoski, D. Kepaptsoglou, A. Ghasemi, S. E. Glover, S. Yamada, A. Sanchez, Q. M. Ramasse, T. P. Hase, G. Bell, K. Hamaya, A. Hirohata and V. Lazarov
Organizer
61st Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference (MMM 2016)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Spin transport in n-Ge and p-Ge2016
Author(s)
S. Oki, M. Kawano, Y. Fujita, M. Yamada, S. Yamada, T. Kanashima, and K. Hamaya
Organizer
International workshop on nano-spin conversion science and quantum spin dynamics
Int'l Joint Research
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