| 研究概要 |
高品質CoFe/Si構造を用いて半導体中に蓄積したスピンを電気的に検出する3端子ハンル効果測定を行ったところ,スピン蓄積に起因する明瞭なハンル信号を得ることに成功した.また,ハンル信号の絶対値は印加電流の極性に強く依存していることが判明した.これは注入される電流のスピン偏極率が極性依存性を有しているのではなく,Si中の蓄積スピンを検出する為の電気的検出感度に極性依存性があることに起因していることが明らかとなった.また,この検出感度は印加電流の極性依存性以外にも温度依存性をも有していることが判明した.このことはスピン信号の高温検出の実現には,印加電流のスピン偏極率以外に検出感度も考慮する必要があることを示唆している.これらを包括的に検討した結果,室温でのスピン信号の検出に成功した.
スピンデバイスにゲート機能を付加するためにSOI (Silicon on Insulator)基板上にCoFeを単結晶成長した構造を用いバックゲート型のspin-MOSFET素子を作製した.この素子を用い,室温において,3端子ハンル効果測定を行ったところ,明瞭なハンル信号を得ることに成功した.一定電流の条件下でハンル信号の絶対値とゲート電圧の関係を調査したところ,ゲート電圧の増加に伴い,信号の絶対値は単調減少していることが判明した.これはゲート電圧の増加に伴い,Si中にキャリアとして存在する電子の量が増大した結果,一定のスピン蓄積電圧を誘起するのに必要なスピンの量が増大し,スピン信号が減少したものと考えられる.このようなゲート電圧によるスピン信号の変調原理は世界でも初めての報告である.
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