2018 Fiscal Year Research-status Report
Interface structure and in-plane spin transport in MnAs/III-V-based heterostructures on (111)B
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18K04227
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
赤堀 誠志 北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 准教授 (50345667)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スピン軌道結合 / MnAs/InAs / スピンバルブ素子 / 界面構造 / 面内スピン伝播 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大きなRashbaスピン軌道結合を有する半導体チャネルと強磁性体金属電極との複合構造からなるスピン電界効果トランジスタの実現を目指して、我々はGaAs(111)B上MnAs/InAs系ヘテロ構造を利用したスピンバルブ素子に関する研究を進めている。本研究では、MnAs/III-V系ヘテロ構造を利用したスピンバルブ素子の作製と局所・非局所特性評価を行うとともに、未だ十分にできていない界面構造を原子レベルで評価し、それらを比較検討することにより、界面構造と面内スピン伝播との相関を明らかにする。より具体的には、成長条件や層構造・基板に対する表面形状・結晶構造・磁気特性・電気特性および界面構造の変化を系統的に評価するとともに、チャネルの細線化や金属/絶縁体/半導体ゲート形成を進め、寸法やゲート電界に対するスピンバルブ特性の変化を系統的に評価していく。
初年度は、まず、これまで作製してきたGaAs(111)B上のMnAs/InAsおよびMnAs/GaAs/InAsへテロ構造を、成長条件を変えながらMBE成長し、表面形状・結晶構造・磁気特性・電気特性をそれぞれ原子間力/磁気力顕微鏡・X線回折・超伝導干渉素子磁束計・ホール効果により評価し、さらに断面や表面を走査透過電子顕微鏡(STEM) により原子レベルで構造評価を進め、転位密度など結晶欠陥と層構造との関係について知見を得る予定であった。しかしながら、MBE成長実験を担当予定だった留学生が海外の大学院へ進学したため、MBE成長実験がほとんどできなかった。そこで、作製済みの幅広チャネルのスピンバルブ素子を超伝導マグネットとロックインアンプなどを組み合わせた計測システムにより同時測定による局所・非局所スピンバルブ特性評価および解析を進めた。また、電子線リソグラフィーによる細線チャネル形成法および条件の検討も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
MBE成長による新たな試料作製ができなかったため、大きな目的の一つとしている界面構造評価に着手できていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
MBE成長を担当する大学院生を確保できる見込みのため、遅れている試料作製を加速させ、界面構造評価に着手するとともに、これまでに検討した条件で細線チャネルとMISゲートを有するスピンバルブ素子を試作し、スピンバルブ特性に関して寸法やゲート電界に対する系統的な評価を進める。面内スピン伝播特性と界面構造との相関を明らかにしつつ、さらに結晶成長面での改善も試みる。例えば、格子歪や欠陥密度の低減が有効な場合は、InGaAsバリア層やGaSb基板への変更を試みる。
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| Causes of Carryover |
MBE成長実験を担当予定だった留学生が海外の大学院へ進学したため、実験を進められず、実験補助謝金の支払いがなくなったことが主な理由である。
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