MnAs/III-V/MnAs heterostructures on (111)B for vertical spin devices

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04173
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Akabori Masashi 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)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 縦型スピンバルブデバイス / MnAs / InAs / 分子線エピタキシー

Outline of Final Research Achievements

This research focuses on MnAs/III-V/MnAs heterostructure growth and spin device application. We performed low-temperature growth of MnAs/InAs/MnAs heterostructures by molecular beam epitaxy, and then we performed fabrication and characterization of vertical type spin valve devices using the heterostructures. As a result, we clearly observed spin valve signals in various sizes of devices, and confirmed the spin valve peak field is independent of the device size. Moreover, with comparison to magnetization property of the heterostructure, we clarified that the spin valve behavior is realized by the difference of coercive fields between top and bottom MnAs layers that is our concept.

Free Research Field

半導体スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、MnAsとInAsとの組み合わによる半導体スピントロニクスにおいて、従来の横型素子だけでなく縦型素子での動作を示したものである。また、狙い通りではあるが、デバイスのサイズではなく、基板側と表面側のMnAs保磁力差によるスピンバルブ動作を明らかにしており、新たな知見を与えるものである。今後さらに研究を進めることで、スピン伝導の詳細や効率改善のメカニズムが明らかになると期待され、この材料系でのスピントロニクスの可能性が広がるものと思われる。