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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

研究課題

研究課題/領域番号 17H06832
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 応用物性
研究機関大阪大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2018年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードシリコン / 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
研究実績の概要

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.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Spin absorption effect at ferromagnet/Ge Schottky-tunnel contacts2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yamada, Y. Fujita, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 11 号: 1 ページ: 1501-8

    • DOI

      10.3390/ma11010150

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pure spin current transport in a SiGe alloy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Naito, M. Yamada, M.Tsukahara, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 5 ページ: 0530061-5

    • DOI

      10.7567/apex.11.053006

    • NAID

      210000136197

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Low-resistance ferromagnet/germanium Schottky-tunnel contacts for spintronic applications2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hamaya, T. Naito, M. Tsukahara, M. Yamada, and K. Sawano
    • 学会等名
      The Electrochemical Society,
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 強磁性薄膜/半導体界面の磁性とスピン注入2018

    • 著者名/発表者名
      山田道洋
    • 学会等名
      第67回スピンエレクトロニクス専門研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 四端子非局所測定によるn-Ge中の室温スピン伝導2018

    • 著者名/発表者名
      山田道洋
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第23回 電子デバイス界面テクノロジー研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electrical spin injection and transport in SiGe alloy at low temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Yamada, Takahiro Naito, Shinya Yamada, Kentarou Sawano, and Kohei Hamaya
    • 学会等名
      9th International SiGe Technology and Device Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Large local magnetoresistance in Si<100> devices at room temperature2018

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, M. Tsukahara, M. Yamada, Y. Saito, and K. Hamaya
    • 学会等名
      INTERMAG 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Observation of local spin signals at room temperature in germanium lateral devices2018

    • 著者名/発表者名
      M. Tsukahara, M. Yamada, T. Naito, Y. Fujita, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • 学会等名
      INTERMAG 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Room-temperature local spin signals in germanium lateral devices2018

    • 著者名/発表者名
      M. Tsukahara, M. Yamada, T. Naito, S. Oki, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • 学会等名
      平成29年度スピン変換年次報告会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Observation of spin transport in a SiGe alloy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Naito, M. Yamada, M. Tsukahara, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • 学会等名
      平成29年度スピン変換年次報告会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Nonlocal spin transport in a SiGe alloy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Naito, M. Yamada, M. Tsukahara, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • 学会等名
      Spin-RNJ Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Room-temperature magnetoresistance effect in Ge lateral spin-valve devices2018

    • 著者名/発表者名
      M. Tsukahara, M. Yamada, T. Naito, S. Oki, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • 学会等名
      Spin-RNJ Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第22回半導体におけるスピン工学の基礎と応用
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ゲルマニウム中の室温電子スピン伝導2017

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第11回物性科学領域横断研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ゲルマニウム中の電子スピン伝導とスピン緩和2017

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第41回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Room-temperature spin transport in n-Ge using four-terminal nonlocal measurements with low-RA Schottky-tunnel contacts2017

    • 著者名/発表者名
      M. Tsukahara, M. Yamada, Y. Fujita, T. Naito, S. Yamada, K. Sawano, and K. Hamaya
    • 学会等名
      平成29年度スピン変換研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 浜屋研究室ホームページ

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-08-25   更新日: 2018-12-17  

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