2020 Fiscal Year Research-status Report
InGaAs量子井戸2層電子系による多値論理素子開発の研究
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20K04631
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山田 省二 大阪工業大学, 工学部, 教授 (00262593)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 2次元電子ガス2層系 / スピン論理素子 / スピンバルブ特性 / スピン起動相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和２年度の実績は以下の通りである。
１）InGaA 2次元電子ガス2層系基板に微細加工を施し、強磁性体電極間に微細ゲート電極をもつスピンバルブ素子を作製した。これらは2つのスピンバルブ素子を一つのオーミック電極でタンデムに結合した構造ももつもので、最も簡単な論理素子であるインバータ動作が確認できる。これらの試作に関する成果は、令和３年度分担者になって頂く北陸先端大、赤堀准教授の協力により達成された。
２）上記素子、及び参照のための同様な構造の2次元電子ガス1層系スピンバルブ素子に関し、低温弱磁場測定を行い、スピン輸送測定、及び解析を行った。その結果、2本の幅の異なる強磁性体電極の保持力差に関係した構造をスピンバルブ信号に観測できたものの、明確な形でのスピンバルブ特性やその信号のゲート電圧依存性は現在のところ明確には得られていない。
3）令和３年度から分担者になって頂く北海道大学土家准教授と、このデバイス動作の物理的背景や2層系の輸送物理に関し、その理論的課題について議論した。
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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
当初予定していた1層系における予備的測定と2層系におけるゲート付きスピンバルブ素子の試作が予定通り進行し、新しい試作素子の一部について、初歩的な測定結果を得ることが出来た。
それに加え、令和３年度分担者になって頂く赤堀准教授と次の素子試作について、その思想や構造について打合せを始め、現在プロセスの改良点や新しい強磁性体電極構造・構成について議論している。
もう一人の令和３年度の研究分担者である土家准教授とは2層系論理デバイス動作の物理的背景について議論を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）1次試作素子の測定・解析閣下をもとに、実際のスピントランジスタ動作に基づく論理回路として働くスピン論理素子の試作をけんとうし、また試作を開始する。
２）参照素子として、GaN/AlGaN 2次元電子・ホール2層系素子の試作・測定も進め、InGaAs系素子の測定・解析をより進化・効率化するための参考とする。
３）2層系スピン論理デバイスの理論的モデル構築を進める。
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| Causes of Carryover |
令和３年度使用額が生じた理由：1)新回転機能をもつ低温磁場測定用サンプルホルダーの購入を検討したが、予定していた予算をかなり超過することが解って購入をやめた。２）予定していた、素子試作及び理論解析に関する打合せや強磁場測定の出張がコロナ感染の広がりによりすべて中止になった。
令和３年度の使用計画としては、引き続き新構造サンプルホルダーの検討を進めるが、それが購入できない場合は他のPC関連備品や実験用消耗品（ピンセットなど）の購入を検討する。
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