Investigation of 3C-SiC as a novel spintronic compound semiconductor

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22413
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0302:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Shigematsu Ei 京都大学, 工学研究科, 助教 (00879265)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: スピントロニクス / 半導体

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focused on silicon carbide as a spintronic material because it has properties of both silicon and gallium arsenide, which are currently major research targets in the field of semiconductor spintronics. Our goal is to clarify its spin transport properties. In addition to the results of room temperature spin transport using the DC spin pumping method with the n-type SiC, we had already obtained, we measured and verified the spin current conversion properties using the AC spin current generation and detection method. Furthermore, forwards practical device applications, we developed a simple method for calculating and simulating the spin transport and generation characteristics of nano-scale structures, which we described in the main authored paper.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究は半導体スピントロニクスの研究領域において主要な材料であるシリコンやヒ化ガリウムについての先行研究に立脚してあらたな材料分野を開拓することを企図したテーマである．具体的には以上の２つの材料について共通する性質をあわせ持つ炭化ケイ素に着目して，スピン流注入実験を行いスピントロニクス物性を解明することを目指した．このような実証実験を実現するためには半導体の微細構造におけるスピン流のふるまいを予め計算することが不可欠であり，その支配方程式であるスピン拡散方程式を実デバイス構造で演算する手法の構築に成功した．新規半導体材料を用いた実証実験を進めるための地歩を固めることができた．