2019 Fiscal Year Annual Research Report
Discovery of a flexible spin thin-film transistor
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18K18859
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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) |
山田 晋也 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30725049)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 薄膜トランジスタ / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまでのフレキシブルエレクトロニクスの概念を覆し、アモルファス半導体や有機半導体を伝導チャネルとしない結晶性無機半導体を用いた高性能フレキシブルエレクトロニクスと半導体スピントロニクス技術を融合した新分野開拓の芽を創出する。具体的には、研究代表者が最近実現している「フレキシブル基板上の高配向性結晶(擬似単結晶)ゲルマニウム(Ge)形成技術」を基軸とし、10~15年後の新しいフレキシブルエレクトロニクス産業基盤となり得る「高性能・低消費電力フレキシブルスピン薄膜トランジスタ[Thin Film Transistor (TFT)]実現の可能性を探索する。
前年度は、フレキシブル基板上に低温合成した疑似単結晶Ge薄膜の電気伝導特性の理解と疑似単結晶GeフレキシブルTFTを実証した。最終年度は、フレキシブル基板上に合成した疑似単結晶Ge薄膜上に、スピン注入源として高い性能が期待されているCo系ホイスラー合金Co2FeSiの薄膜成長を探索した。分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、疑似単結晶Ge薄膜上に結晶性のCo2FeSi薄膜を低温(80℃以下)合成することに成功したが、単結晶Ge基板上に低温合成したCo2FeSi薄膜と比較して磁気特性が大きく劣っていた。この原因が疑似単結晶Ge薄膜の表面凹凸に起因していると考察し、疑似単結晶Ge薄膜とCo2FeSi薄膜との間にMBE-Ge層を挿入し、Ge薄膜の表面平坦性を改善することで品質改善を試みた。その結果、Co2FeSi薄膜の磁気特性は改善し、単結晶Ge基板上に低温合成したCo2FeSi薄膜に近い磁気特性を示した。Co系ホイスラー合金を用いた高性能フレキシブルスピンTFT実現への重要な指針を示すことができた。
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