2020 Fiscal Year Annual Research Report
無界面スピントランジスタ実現に向けた導電性酸化物のスピン物性研究
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19K15433
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大島 諒 京都大学, 工学研究科, 助教 (10825011)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、異種材料の接合界面が無い無界面スピントランジスタの実現を目的とする。スピントランジスタは、トランジスタのソース・ドレイン電極を強磁性体に置換した構造を有しており、強磁性電極による電子スピン情報の輸送・検出が可能となる。従来のスピントランジスタは、強磁性体/非磁性体チャネルの接合界面が不可欠となるが、界面は電子スピン情報の散乱要因とるため、デバイス性能向上におけるボトルネックとなっていた。そこで本研究提案は、接合界面を排除したスピントランジスタ構造を新たに提案する。チャネルの候補材料である酸化物半導体（SrTiO3, STO）は、酸素欠損による電気伝導性の獲得に加え、強磁性の発現が報告されており、キャリア密度によりその発現を制御できることから、ゲート電圧による強磁性/非磁性遷移が可能と考えた。この遷移を用いることで、スピントランジスタにおいて不可避なスピン散乱要因とされてきた接合界面を伝導チャネルに含まないスピントランジスタ構造が実現する。
今年度は、前年度に引き続きSTO表面のゲート電圧制御に取り組み、イオンゲートを用いたキャリア制御について研究を進めた。PdおよびPt超薄膜中におけるキャリア変調や、それに伴うスピン流電流変換物性の変調を観測することに成功した。また、STO表面の強磁性層の磁化方向制御として強磁性電極を用いた磁化方向制御を行った。異方性磁気抵抗効果を観測し有限要素法を用いて解析を行った結果、磁気抵抗効果は強磁性電極由来ではなくSTO表面由来であり、磁化方向を強磁性電極で制御できることを明らかにした。
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