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歪みSiGeチャネルにおける室温スピン信号の増大

Research Project

Project/Area Number 17H06832
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山田 道洋  大阪大学, 基礎工学研究科, 特任研究員 (50778529)

Project Period (FY) 2017-08-25 – 2019-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsシリコン / ゲルマニウム / スピントロニクス / スピン伝導 / ホイスラー合金 / 半導体スピントロニクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,室温でのスピンデバイスの実現にむけて,歪みSiGeによるフォノン誘起スピン散乱の抑制とCo系ホイスラー合金による高効率スピン注入技術の確立を最終目標として行った.本年度は,SiGe上のホイスラー合金の結晶成長ならびに横型スピンバルブ素子を用いたスピン伝導実験を行った.低温においてではあるが,世界で初めてSiGe中のスピン伝導の実証し,SiGe中のスピン拡散長やスピン緩和時間を決定した.
はじめに高効率スピン注入に不可欠な(111)面上でのSiGeの成長を行った.高分解能XRDならびにラマン分光測定により,(111)に配向したSiGeの成長を確認したものの,XRDの結果からはSiGe/Ge界面における欠陥の導入,歪み緩和を示す結果が得られた.その一方で,Hall効果測定の評価から,欠陥による電気伝導特性への影響は限定的であることが示された.この試料上に低温分子線エピタキシー法を用いてCo系ホイスラー合金の成長を行った.反射高速電子線回折と磁気特性評価から,ホイスラー合金/SiGe界面に反応層のない比較的良好な界面ができていることが示された.横型スピンバルブ素子を作製し,低温において非局所磁気抵抗測定によるスピン伝導実験を行った.50 Kにおいてスピン伝導を示す非局所磁気抵抗やHanle信号の観測に成功し,結果の解析から50 Kにおけるスピン拡散長ならびにスピン緩和時間を決定した.今回用いたGe組成90%のSiGe中のスピン散乱機構はGe中のスピン散乱機構と同等であることを明らかにした.残念ながら得られた信号はGeと比較すると非常に小さく,今後SiGe層の結晶性向上および界面ラフネスの低減により,さらなるスピン信号の増大を目指す.以上の結果は,SiGeを舞台にしたスピントロニクスを切り開くものである.

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Spin absorption effect at ferromagnet/Ge Schottky-tunnel contacts2018

    • Author(s)
      M. Yamada, Y. Fujita, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1501-8

    • DOI

      10.3390/ma11010150

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pure spin current transport in a SiGe alloy2018

    • Author(s)
      T. Naito, M. Yamada, M.Tsukahara, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 11 Issue: 5 Pages: 0530061-5

    • DOI

      10.7567/apex.11.053006

    • NAID

      210000136197

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Low-resistance ferromagnet/germanium Schottky-tunnel contacts for spintronic applications2018

    • Author(s)
      K. Hamaya, T. Naito, M. Tsukahara, M. Yamada, and K. Sawano
    • Organizer
      The Electrochemical Society,
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 強磁性薄膜/半導体界面の磁性とスピン注入2018

    • Author(s)
      山田道洋
    • Organizer
      第67回スピンエレクトロニクス専門研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 四端子非局所測定によるn-Ge中の室温スピン伝導2018

    • Author(s)
      山田道洋
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] SiGe(111)上の高スピン偏極Co系ホイスラー合金のエピタキシャル成長2018

    • Author(s)
      山田 道洋,内藤 貴大,塚原 誠人,藤田 裕一,山田 晋也,澤野 憲太郎,浜屋 宏平
    • Organizer
      第23回 電子デバイス界面テクノロジー研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrical spin injection and transport in SiGe alloy at low temperature2018

    • Author(s)
      Michihiro Yamada, Takahiro Naito, Shinya Yamada, Kentarou Sawano, and Kohei Hamaya
    • Organizer
      9th International SiGe Technology and Device Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Large local magnetoresistance in Si<100> devices at room temperature2018

    • Author(s)
      M. Ishikawa, M. Tsukahara, M. Yamada, Y. Saito, and K. Hamaya
    • Organizer
      INTERMAG 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Observation of local spin signals at room temperature in germanium lateral devices2018

    • Author(s)
      M. Tsukahara, M. Yamada, T. Naito, Y. Fujita, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • Organizer
      INTERMAG 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Room-temperature local spin signals in germanium lateral devices2018

    • Author(s)
      M. Tsukahara, M. Yamada, T. Naito, S. Oki, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • Organizer
      平成29年度スピン変換年次報告会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Observation of spin transport in a SiGe alloy2018

    • Author(s)
      T. Naito, M. Yamada, M. Tsukahara, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • Organizer
      平成29年度スピン変換年次報告会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Nonlocal spin transport in a SiGe alloy2018

    • Author(s)
      T. Naito, M. Yamada, M. Tsukahara, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • Organizer
      Spin-RNJ Symposium 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Room-temperature magnetoresistance effect in Ge lateral spin-valve devices2018

    • Author(s)
      M. Tsukahara, M. Yamada, T. Naito, S. Oki, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • Organizer
      Spin-RNJ Symposium 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Co2FeAl/n+-Geショットキートンネル接合電極を用いた室温スピン伝導の検出2017

    • Author(s)
      塚原誠人、山田道洋、藤田裕一、内藤貴大、山田晋也、澤野憲太郎、浜屋宏平
    • Organizer
      第22回半導体におけるスピン工学の基礎と応用
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲルマニウム中の室温電子スピン伝導2017

    • Author(s)
      山田道洋、塚原誠人、藤田裕一、内藤貴大、山田晋也、澤野憲太郎、浜屋宏平
    • Organizer
      第11回物性科学領域横断研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲルマニウム中の電子スピン伝導とスピン緩和2017

    • Author(s)
      藤田裕一、山田道洋、塚原誠人、山田晋也、澤野憲太郎、浜屋宏平
    • Organizer
      第41回日本磁気学会学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Room-temperature spin transport in n-Ge using four-terminal nonlocal measurements with low-RA Schottky-tunnel contacts2017

    • Author(s)
      M. Tsukahara, M. Yamada, Y. Fujita, T. Naito, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • Organizer
      平成29年度スピン変換研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 浜屋研究室ホームページ

    • URL

      http://www.semi.ee.es.osaka-u.ac.jp/hamayalab/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-08-25   Modified: 2018-12-17  

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