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ハーフメタル・フルホイスラー合金の形成とそのスピン機能MOSFETへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 09J09476
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東京工業大学

研究代表者

高村 陽太  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードフルホイスラー合金 / ハーフメタル強磁性体 / スピンMOSFET / Hanle効果 / スピントロニクス / スピン伝導 / RTA / CO_2FeSi / スピン注入 / 規則度 / Geチャネル / ハーフメタル / スピシMOSFET / rapid thermal annealing(RTA) / Siテクノロジー
研究概要

近年注目を集めている電子のスピンによる機能を有するMOSFET(スピンMOSFT)を実現する上で重要となるハーフメタルによるソース/ドレイン技術およびMOS反転層チャネルにおけるスピン注入/伝導の評価技術について研究を行い,スピンMOSFETに関する基盤技術を確立した.ハーフメタルによるソース/ドレイン技術ではホイスラー合金と呼ばれる特殊な強磁性体を,CMOSプロセスを用いて実現することを提案・実現した.特に今年度は,ラジカル酸窒化法で形成したSiO_xN_y膜をトンネル膜として用い,その上にホイスラー合金をRTAで形成することに成功した.この技術は,ハーフメタルをMOSFETのソース/ドレインに応用できる極めて重要な成果として注目を集めている.
さらに,今年度は,MOS反転チャネルのスピン伝導について,新たな評価法を提案し,その効果をシミュレーションから実証した.半導体内のスピン伝導の評価方法はいくつかの方法が検討されているが,スピン伝導のダイナミクスを詳細に評価するにはどれも不十分な状況だったが,スピン伝導におけるHanle効果に着目し,これをMOS反転層チャネルで評価できる新構造デバイスを提案した.そして,このデバイスのスピン信号がMOS反転層チャネルにおける実効移動度のユニバーサルカーブを反映することを見いだし,この現象を用いたスピン伝導の評価法を提案・検証した.この方法を用いることで各種散乱過程におけるスピンライフタイム等のダイナミクスを詳細に検討することが可能となる.

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2012 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (20件)

  • [雑誌論文] Fabrication of high quality Co_2FeSi/SiO_xN_y/Si(100) tunnel contacts using radical-oxynitridation formed SiO_xN_y barrier for Si-based spin transistors2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Takamura, K.Hayashi, Y.Shuto, S.Sugahara
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis and Control of the Hanle Effect in MOS Inversion Channels2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Takamura, S.Sugahara
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis and Design of Hanle-Effect Spin Transistors at 300 K2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takamura S.Sugahara
    • 雑誌名

      IEEE Magnetics Letters

      巻: 2 ページ: 3000404-3000404

    • DOI

      10.1109/lmag.2011.2166378

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epitaxial germanidation of full-Heusler Co_2FeGe alloy thin films formed by rapid thermal annealing2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takamura, T.Sakurai, R.Nakane, Y.Shuto, S.Sugahara
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 109 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.3562042

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative analysis of atomic disorders in full-Heusler Co_2FeSi alloy thin films using x-ray diffraction with Co Kα and Cu Kα sources2010

    • 著者名/発表者名
      Yota Takamura, Ryosyo Nakane, Satoshi Sugahara
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys.

      巻: Vol.107

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Co_2FeSi/SiO_xN_y/Si tunnel junctions for Si-based spin transistors2010

    • 著者名/発表者名
      Kengo Hayashi, Yota Takamura, Ryosyo Nakane, Satoshi Sugahara
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys.

      巻: Vol.107

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative analysis of atomic disorders in full-Heusler Co_2FeSi alloy thin films using x-ray diffraction with Co Kα and Cu Kα sources2010

    • 著者名/発表者名
      YotaTakamura, Ryosho Nakane, Satoshi Sugahara
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics (In press)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of L2_1-ordering in full-Heusler Co_2FeSi alloy thin films formed by rapid thermal annealing2009

    • 著者名/発表者名
      YotaTakamura, Ryosho Nakane, Satoshi Sugahara
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 105

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] RTA法を用いたCo_2FeSiの形成における初期多層膜構造の影響2011

    • 著者名/発表者名
      林建吾, 高村陽太, 周藤悠介, 菅原聡
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      厚木、神奈川工科大学
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] RTAを用いたフルホイスラー合金Co_2FeSi_<1-x>Al_xの形成と評価(2)2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤充浩, 高村陽太, 菅原聡
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      厚木、神奈川工科大学
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the Hanle effect in Si MOS inversion channels at 300K2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takamura, S.Sugahara
    • 学会等名
      56th Annual Conf.on Magnetism and Magnetic Materials (MMM)
    • 発表場所
      米国アリゾナ州スコッツデール
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis and design of Hanle-effect spin-transistor2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takamura, S.Sugahara
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Hybrid Nano Devices (IS-AHND)
    • 発表場所
      東京都目黒区
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Formation and structural analysis of half-metallic Co_2FeSi/SiO_xN_y/Si contacts with radical-oxynitridation-SiO_xN_y tunnel barrier2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takamura, K.Hayashi, Y.Shuto, S.Sugahara
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Hybrid Nano Devices (IS-AHND)
    • 発表場所
      東京都目黒区
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Preparation and characterization of L2_1-ordered full-Heusler Co_2FeSi_<1-x>Al_x alloy thin films formed by rapid thermal annealing2011

    • 著者名/発表者名
      M.Satoh, Y.Takamura, S.Sugahara
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Hybrid Nano Devices (IS-AHND)
    • 発表場所
      東京都目黒区大岡山
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of L2_1-ordered full-Heusler Co_2FeSi_<1-x>Al_x alloy thin films formed by silicidation technique employing a silicon-on-insulator substrate2011

    • 著者名/発表者名
      M.Satoh, Y.Takamura, S.Sugahara
    • 学会等名
      Electronic Materials Conf.(EMC) 2011
    • 発表場所
      米国カリフォルニア州サンタバーバラ
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Formation of half-metallic tunnel junctions of Co_2FeSi/SiO_xN_y/Si using radical oxynitridation technique2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takamura, K.Hayashi, Y.Shuto, S.Sugahara
    • 学会等名
      Electronic Materials Conf.(EMC) 2011
    • 発表場所
      米国カリフォルニア州サンタバーバラ
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ラジカル酸窒化膜を用いたCFS/SiO_xN_y/Siトンネル接合の形成と構造評価2011

    • 著者名/発表者名
      高村陽太, 林建吾, 影井泰次郎, 周藤悠介, 菅原聡
    • 学会等名
      第16回半導体スピン工学の基礎と応用(PASPS-16)
    • 発表場所
      東京都目黒区大岡山
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ラジカル酸窒化法を用いたCo_2FeSi/SiO_xN_y/Siトンネル接合の形成2011

    • 著者名/発表者名
      高村陽太, 林建吾, 周藤悠介, 菅原聡
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学小石川キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スピンMOSFETにおけるHanle効果の解析2011

    • 著者名/発表者名
      高村陽太, 菅原聡
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学小石川キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Comparative study of full-Heusler Co_2FeSi and Co_2FeGe alloy thin films formed by rapid thermal annealing2010

    • 著者名/発表者名
      Yota Takamura, Takuya Sakurai, Ryosyo Nakane, Yusuke Shuto, Satoshi Sugahara
    • 学会等名
      55th Annual Conf.on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 年月日
      2010-11-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Numerical simulation analysis of nonlocal multi-terminal devices for spin current detection in semiconductors2010

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Shuto, Yota Takamura, Satoshi Sugahara
    • 学会等名
      55th Annual Conf.on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 年月日
      2010-11-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 非局所配置マルチターミナルデバイスの数値解析シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      周藤悠介, 高村陽太, 菅原聡
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎,長崎大学文教キャンパス
    • 年月日
      2010-09-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] RTAによるフルホイスラー合金Co_2FeGe薄膜のエピタキシャル形成2010

    • 著者名/発表者名
      櫻井卓也, 高村陽太, 中根了昌, 周藤悠介, 菅原聡
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎,長崎大学文教キャンパス
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Disordered structures in full-Heusler Co_2FeSi alloy thin films formed by rapid thermal annealing2010

    • 著者名/発表者名
      Yota Takamura, Ryosyo Nakane, Satoshi Sugahara
    • 学会等名
      The 6th International Conf. on the Physics and Applications of Spin Related Phenomena in Semiconductors (PASPS-VI)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2010-08-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Epitaxial germanidation of full-Heusler Co_2FeGe alloy thin films by rapid thermal annealing2010

    • 著者名/発表者名
      Takuya Sakurai, Yota Takamura, Ryosyo Nakane, Yusuke Shuto, Satoshi Sugahara
    • 学会等名
      The 6th International Conf. on the Physics and Applications of Spin Related Phenomena in Semiconductors (PASPS-VI)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2010-08-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] X-ray diffraction study for atomic disorder in full-Heulser alloy thin films using Co x-ray source2010

    • 著者名/発表者名
      高村陽太, 菅原聡
    • 学会等名
      11th MMM-Intermag Joint Conference
    • 発表場所
      アメリカ合衆国, ワシントンDC
    • 年月日
      2010-01-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Co線源X線回折を用いたフルホイスラー合金の不規則構造評価法の提案2009

    • 著者名/発表者名
      高村陽太, 菅原聡
    • 学会等名
      第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山, 富山大学
    • 年月日
      2009-09-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Half-metallic ferromagnet technologies for spin-functional MOSFETs2009

    • 著者名/発表者名
      高村陽太, 菅原聡
    • 学会等名
      Global COE International Symposium "Silicon Nano Devices in 2030 : Prospects by world's leading scientists"
    • 発表場所
      大岡山, 東京工業大学
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2024-03-26  

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