2013 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン上の強磁性体／半導体ナノワイヤによるスピン偏極発光素子の研究
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23360129
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
原 真二郎 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (50374616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本久 順一 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (60212263)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 半導体ナノワイヤ / 強磁性体ナノ構造 / 選択成長 / スピン偏極発光素子 / ボトムアップ形成 / 複合ナノ構造 / 半導体ナノテクノロジ / スピントロニクス |
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| Research Abstract |
独自技術を駆使し、(1)化合物半導体ナノワイヤ(NW)に強磁性体ナノクラスタ(NC)を複合した強磁性体･半導体ヘテロ接合NWによるナノスピン発光素子を提案し、(2)Si(111)基板上で位置･サイズ制御可能な全く新しいボトムアップ型作製技術の確立を目的とする。本年度は(a)縦型強磁性体･半導体ヘテロ接合NWおよび複合NW構造の最適化と構造評価、(b)縦型ヘテロ接合NWを用いたデバイス試作を中心に研究を推進した。
GaAs-NW上のNCと異なり、InAs-NWでは側面と同時にNWの上面である(111)B面上にも、比較的均一性良くNCが形成されるとの知見を得たため、本年度はInAs-NW上の複合構造を中心に、縦型ヘテロ接合NWの作製と素子試作を行った。断面TEM観察の結果、InAs-NW成長後エンドタキシと呼ばれる成長様式を駆使し、580度Cの比較的高温でMnAs-NCを成長すると、そのc軸がNWの<111>B方向とほぼ平行なMnAs-NCがInAs-NWの上面およびほぼ中央部に形成される。MnAs-NCのc面結晶ファセットが比較的安定なため、強磁性体上の半導体成長自体が極めて困難であったが、本手法により今回初めて縦型MnAs/InAsダブルヘテロ接合NWを実現した。この構造によりスピン偏極キャリアの半導体NWへの注入が可能となる。海外研究協力先との電気的特性評価を推進中で、デバイスプロセスと素子試作を進めている。さらにSi(111)および非晶質ガラス基板上にAl2O3薄膜を堆積した基板を用いてNW作製実験を行った。非晶質ガラス基板上に堆積したAl2O3薄膜を熱処理(900度C以上)により部分的に結晶化することで、ガラス基板上でも六角柱AlGaAs半導体ナノ構造の選択形成が可能となった。構造の均一性向上に向け最適作製条件を検討しており、ガラス基板上でNW発光素子を実現する。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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