電気磁気効果と交換結合による電子スピン制御のための半導体電界効果素子構造の作製

• 研究課題/領域番号: 20760197
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 横田 壮司 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10402645)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2009年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2008年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 電子・電気材料 / 電気磁気効果 / 磁気抵抗 / MISキャパシタ / スピントロニクス

研究概要

本研究は、電界によって磁性を誘起出来る電気磁気効果物質:Cr_2O_3を用いて、電子のもつ電荷という性質によってのみ状態記憶していた半導体電界効果素子にスピン情報を付与することを目指したものである。そのような背景を元にCr_2O_3/強磁性体/CeO_2/Si MISキャパシタを作製し、強磁性体層の厚み等の制御により磁場・電場の同時印加により様々な磁場下において異なるスピン量を蓄積・保持出来る事を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic and Dielectric Properties of Cr2O3/LiNbO3/Cr2O3 multi layer (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota, Y. Tsuboi, S. Murata, S. Kito, M. Gomi
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XIII, Key Engineering Materials 107 ページ: 421-422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic and Dielectric Properties of Cr_2O_3/LiNbO_3/Cr_2O_3 multi layer (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XIII, Key Engineering Materials 445 ページ: 127-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric field-induced resistance changes at low temperature on a Cr_2O_3/ultra-thin (La,Sr)MnO_3 magnetic hetero structure (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XIII, Key Engineering Materials 445 ページ: 152-155
  • NAID: 10025967785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationships between negative differential resistances and resistance switching properties of SrFeO2+x thin films with excess oxygen (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota, S. Kito, Y. Tsuboi, S. Murata, M. Gomi
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XIII, Key Engineering Materials 157 ページ: 421-422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric field-induced resistance changes at low temperature on a Cr2O3/ultra-thin (La, Sr)MnO3 magnetic hetero structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi. Yokota, Shotaro Murata, Sinya Kito, Manabu Gomi
  • 雑誌名: Journal of Ceramic Society of Japan 117[5] ページ: 639-642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationships between magneto-capacitance-voltage characteristics and magneto-resistance of Au/Cr2O3/Cr2O3-x/FeCr/CeO2/Si MIS capacitor (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi. Yokota, Shotaro Murata, Sinya Kito, Manabu Gomi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationships between electric field induced resistance changes and an exchange interaction in interface of Cr2O3/La1-xSrxMnO3 magnetic hetero structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota, S. Murata, S. Kito, M. Gomi
  • 雑誌名: Extended Abstracts of 14th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Materials ページ: 227-230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Dielectric Properties ofCr2O3/Ferroelectric Film/Cr2O3 Hetero Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota, Shotaro Murata, Sinya Kito, Manabu Gomi
  • 雑誌名: Proc. of The 26th Korea-Japan international Seminar on Ceramics ページ: 371-374
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resistance Changes of (La, Sr)MnO_3 Thin Film via Exchange Bias Tuning by the Application of an External Electric Field (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XII, Key Engineering Materials 107 ページ: 421-422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of an external magnetic field on injected charges of a Cr_2O_3/Fe/CeO_2/Si MIS capacitor (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XII, Key Engineering Materials 157 ページ: 421-422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and magnetic properties of SrFeO_<3-x> (x=0.25～0.5) using Radio Frequency magnetron sputtering method optimized by sputtering plasma analyses (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Vacuum 84 ページ: 663-665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric field-induced resistance changes at low temperature on a Cr_2O_3/ultra-thin (La,Sr)MnO_3 magnetic hetero structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Journal of Ceramic Society of Japan 117 ページ: 639-642
  • NAID: 10025967785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationships between magneto-capacitance-voltage characteristics and magneto-resistance of Au/Cr_2O_3/Cr_2 O_<3-x>/ FeCr/CeO_2/Si MIS capacitor (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Injected charge modulation using magnetic tunneling junction in Cr2O3/FeCr/CeO2/Si capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota, Shotaro Murata, Sinya Kito, Manabu Gomi
  • 雑誌名: Proc. of International Workshop on Advanced Ceramics C42 ページ: 45-47
• [雑誌論文] Magnetic and magneto-electric properties of magneto-electric field capacitor using Cr2O3 (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi. Yokota, Shotaro Murata, Takaaki Kuribayashi, Manabu Gomi
  • 雑誌名: Journal of Ceramic Society of Japan 116[11] ページ: 1204-1207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resistance Changes of (La, Sr)MnO3 Thin Film via Exchange Bias Tuning by the Application of an External Electric Field (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi. Yokota, Shotaro Murata, Sinya Kito, Manabu Gomi
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XII, Key Engineering Materials 19 ページ: 107-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of an external magnetic field on injected charges of a Cr2O3/Fe/CeO2/Si MIS capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi. Yokota, Shotaro Murata, Sinya Kito, Manabu Gomi
  • 雑誌名: Electroceramics in Japan XII, Key Engineering Materials 19 ページ: 157-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and exchange bias of a Cr2O3/(La0. 7Sr0. 3)MnO3 magnetic hetero junction (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota, T. Kuribayashi, S. Murata, M. Gomi
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 18 ページ: 289-292
• [雑誌論文] Preparation and electric properties of Cr2O3 gate insulator embedded Fe dot (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota, T. Kuribayashi, S. Murata, M. Gomi
  • 雑誌名: Applied surface science 254 ページ: 7959-7962
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic and magneto-electric properties of magneto-electric field capacitor using Cr_2 O_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Journal of Ceramic Society of Japan 116[11] ページ: 1204-1207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Injected charge modulation using magnetic tunneling junction in Cr_2O_3/FeCr/CeO_2/Si capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Proc. of International Workshop on Advanced Ceramics 1 ページ: 43-44
• [雑誌論文] Preparation and electrical properties of Cr_2O_3 gate insulator embedded with Fe dof (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 雑誌名: Applied Surface Science 254 ページ: 7959-7962
  • 査読あり
• [学会発表] Cr2O3/LiNbO3/Cr2O3絶縁膜をゲートとするSi-MISキャパシタにおける多段階電荷注入特性と電気磁気効果の相関 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] Cr_2O_3/LiNbO_3/Cr_2O_3絶縁膜をゲートとするSi-MISキャパシタにおける多段階電荷注入特性と電気磁気効果の相関 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2009年年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] Controlling of spin injection properties in Cr2O3/Si-MIS capacitor having ferroelectric and ferromagnetic layers (2010)
  • 著者名/発表者名: Shotraro Murata, Takeshi Yokota
  • 学会等名: 第48回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2010-01-13
• [学会発表] La1-xSrxMnO3薄膜における電界誘起抵抗変化特性および磁気特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 平成21年度東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] La_<1-x>Sr_xMnO_3薄膜における電界誘起抵抗変化特性および磁気特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 平成21年度東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] Preparation and Dielectric Properties of Cr2O3/Ferroelectric Film/Cr2O3 Hetero Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 第26回日韓国際セラミックスセミナー
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Magneto-charge injection property Cr2O3/Ferromagnetic filter /Cr2O3-x/Ferromagnetic filter/CeO2/Si MIS capacitor (2009)
  • 著者名/発表者名: Shotraro Murata, Takeshi Yokota
  • 学会等名: 第26回日韓国際セラミックスセミナー
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Preparation and Dielectric Properties of Cr_2O_3/Ferroelectric Film/Cr_2O_3 Hetero Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 第26回日韓国際セラミックスセミナー
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Magneto-charge injection property Cr_2O_3/Ferromagnetic filter/Cr_2O_<3-x>/Ferromagnetic filter/CeO2/Si MIS capacitor (2009)
  • 著者名/発表者名: Shotraro Murata, Takeshi Yokota
  • 学会等名: 第26回日韓国際セラミックスセミナー
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Cr_2O_3/LiNbO_3/Cr_2O_3積層膜における磁気・誘電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 第29回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-25
• [学会発表] 酸素過剰SrFeO_<2+x>薄膜における微分負性抵抗特性とスイッチング特性の相関 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 第29回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-25
• [学会発表] Relationships between electric field induced resistance changes and an exchange interaction in interaction of Cr_2O_3/La_<1-x>Sr_xMnO_3 magnetic heterostrcture (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: 14th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Materials
  • 発表場所: 米国
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] 強磁性フィルタの磁化整列状態がCr2O3/Si-MISキャパシタの磁気誘電特性に及ぼす影響の探査 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村田章太郎、横田壮司
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Cr2O3/強誘電体/Cr2O3/積層膜をゲートとするSi-MISキャパシタの磁気・誘電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第22回 秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 強磁性フィルタの磁化整列状態がCr2O3/Si-MISキャパシタの磁気誘電特性に及ぼす影響の探査 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村田章太郎、横田壮司
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第22回 秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Cr2O3/Cr2O3-x/FeCr/CeO2/Siキャパシタにおける磁場による電荷注入特性の制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: IEEE Magnetic Society若手研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-16
• [学会発表] Cr_2O_3/Cr_20_<3-x>/FeCr/CeO_2/Siキャパシタにおける磁場による電荷注入特性の制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: IEEE Magnetic Society若手研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-16
• [学会発表] ハーフメタルをフィルタ層とするフローティングゲート型Si-MISキャパシタにおける誘電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 東京理科大学
• [学会発表] Cr2O3/La1-xSrxMnO3磁気ヘテロ構造における交換結合係数と電界誘起抵抗変化の関係 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 東京理科大学
• [学会発表] Cr_2O_3/La_<1-x>Sr_xMnO_3磁気ヘテロ構造における交換結合係数と電界誘起抵抗変化の関係 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横田壮司
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 東京理科大学
• [学会発表] Injected Charge Modulation Using Magnetic Tunneling Junction in Cr2O3/FeCr/CeO2/Si Capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: IWAC03 Innovation Ceramics
  • 発表場所: Limorges, France
• [学会発表] Influence of an external magnetic field for injected charge of Cr2O3/Fe/CeO2 MIS capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: AMEC-6 The 28th Electronics Division Meeting of CSJ
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Resistance Changes of (La, Sr)MnO3 Thin Film via Exchange Bias Tuning by the Application of an External Electric Field (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: AMEC-6 The 28th Electronics Division Meeting of CSJ
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Relationships between magneto-capacitance-voltage characteristics and magneto-resistance of Au/Cr2O3/Cr2O3-x/FeCr/CeO2/Si MIS capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: 53rd Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Austin, Texas, USA
• [学会発表] Fe, CrFeを強磁性体浮遊層とするCr2O3/Si-MIS Capacitorにおける磁気輸送特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村田章太郎、横田壮司
  • 学会等名: 日本物理学会、2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
• [学会発表] Injected Charge Modulation Using Magnetic Tunneling Junction in Cr_2O_3/FeCr/CeO_2/Si Capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: IWAC 03 Innovation Ceramics
  • 発表場所: Limorges, France
• [学会発表] Influence of an external magnetic field for injected charge of Cr_2O_3/Fe/CeO_2 MIS capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: AMEC-6 The 28^<th> Electronics Division Meeting of CSJ
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Resistance Changes of (La, Sr) MnO_3 Thin Film via Exchange Bias Tuning by the Application of an External Electric Field (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: AMEC-6 The 28^<th> Electronics Division Meeting of CSJ
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Relationships between magneto-capacitance-voltage characteristics and magneto-resistance of Au/Cr_2 O_3/Cr_2 O_<3-x>/ FeCr/CeO_2/Si MIS capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yokota
  • 学会等名: 53^<rd> Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Austin, Texas, USA
• [学会発表] Fe, CrFeを強磁性体浮遊層とするCr_2O_3/Si-MIS Capacitoxにおける磁気輸送特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村田章太郎、横田壮司
  • 学会等名: 日本物理学会、2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学