2013 Fiscal Year Annual Research Report
エレクトロマイグレーションを用いた原子移動機構による強磁性単電子帯電構造の集積化
| Project/Area Number |
24360117
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
|---|
Principal Investigator |
白樫 淳一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00315657)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / 少数電子素子 / エレクトロマイグレーション / ナノギャップ / ナノ材料 |
|---|
| Research Abstract |
本研究では、エレクトロマイグレーション（EM）現象を巧みに制御・利用することで、単電子トランジスタの至極簡便な作製および集積化技術の開発を行う。今回、本課題で提案する電界放射電流誘起型EM法（アクティベーション法）とは、ナノギャップ電極に対して高電界Fowler-Nordheimトンネル電流を誘起することでナノギャップ間での原子のEMを発現させ、原子移動に伴うナノギャップ間隔の変動を素子のコンダクタンス変化としてモニターしながら所望のデバイス特性を「その場」制御しつつ単電子トランジスタを形成する技術である。これより、“通電処理のみ”という非常に簡単な手法にて単電子トランジスタの簡易作製技法とその集積化技術の開拓を行い、単電子機能発現・制御手法の確立を目指す。
第2年度（平成25年度）では、アクティベーション法を用い、ナノギャップの集積化と単電子トランジスタの検討を行った。はじめに、電子線リソグラフィーとリフトオフプロセスにより、数10nm程度の初期ギャップ幅を有する直列接続型Niナノギャップを作製した。これらのナノギャップに対し、100-300nAの電流を通電することによりアクティベーション法を実行した。その結果、30個のナノギャップの電気的特性やナノギャップ構造を一括して集積化制御することに成功した。更に、アクティベーション法によりNiナノギャップ系強磁性単電子トランジスタを作製した。室温での素子の電気・磁気特性の評価から、クーロンブロッケード領域において素子の磁気抵抗（MR）が100%以上に増大していることが確認された。これは、Niで予想されているMR（11 %）よりもはるかに大きく、アクティベーション法によって作製されたNi系強磁性単電子トランジスタにおいてMRの増強現象が室温で発現したものと考えられる。本手法により、単電子トランジスタの簡易な作製および集積化技術の可能性が示された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では、“通電処理のみ”という非常に簡単な手法にて単電子トランジスタの簡易作製技法とその集積化技術の確立を目指している。第2年度（平成25年度）では、ナノギャップの集積化と単電子トランジスタの検討を集中的に行い、良好な成果を得ることに成功した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
最終年度（平成26年度）では、これまでに開発してきたアクティベーション法により、ナノギャップ集積化技術と強磁性単電子トランジスタ作製技術を融合させ、「強磁性単電子デバイスの集積化によるユニバーサルメモリー機能の発現」を目指す。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は、政府の補正予算措置により、本学に整備されている電子線露光装置の更新が行われた。当該装置は本研究課題の遂行に必須の装置であるが、今回の更新措置作業により、平成25年11月から翌年3月にわたり当該装置を使用することが出来無くなり、研究計画の部分的な見直しが発生した。
平成26年度は当該装置も立ち上がり良好な性能を発揮している。これより、最終年度である平成26年度では、昨年度に生じた研究計画の修正部分を補うべく、素子作製にかかる実験プロセスの時間効率の改善を図るため、高速I-Vソースメジャーユニットの整備に当該助成金を使用する予定である。
|
