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シリコンスピントランジスタの高性能化とスピン演算機能の発展

研究課題

研究課題/領域番号 21H04561
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

白石 誠司  京都大学, 工学研究科, 教授 (30397682)

研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
36,530千円 (直接経費: 28,100千円、間接経費: 8,430千円)
2023年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2022年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2021年度: 21,450千円 (直接経費: 16,500千円、間接経費: 4,950千円)
キーワードスピントランジスタ / シリコン / スピン演算 / スピン流
研究開始時の研究の概要

本提案では3年間の研究期間で、(i) 再構成可能論理回路創出に必要なスピン素子の磁気抵抗比100%を、従来にはなかったSiスピン素子の縦型化という発想と現在進行中の新規な素子作製技術の確立で、(ii)基盤研究(S)で実証に成功したスピン流XOR論理演算素子の発展による集積化が容易で切り替え可能な新規論理演算の実現で、それぞれクリアし、3年後にSiスピントロニクスを応用に資するレベルに確実に到達させることを目標とする。

研究成果の概要

(1)Siスピントランジスタにおける磁気抵抗比100%の実現とそれに伴う再構成可能論理回路の創出
(2)スピン演算機能の発展によるMagnetic Logic Gate(MLG)の実現
の2点について3年間研究を行い、(1)では磁気抵抗比100%の実現には至らなかったものの、研究開始当初にその実現への大きな障壁となっていた寄生抵抗と強磁性体/Si界面のショットキー障壁問題をいづれも回避する施策を見出し実現した。(2)では目標通りのスピン演算("NAND"、"OR"など)をシリコンスピントランジスタを用いて実現できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

低消費エネルギー情報演算のキーテクノロジーの1つであるスピン演算の視点から、毒性がなくユビキタス材料であるシリコンを用いたスピン演算を実現し、将来的な応用に向けた基盤技術を構築でいた点に大きな学術的・社会的意義を有する。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Precise estimation of spin drift velocity and spin mobility in the absence of synthetic Rashba spin-orbit field in a Si metal-oxide-semiconductor2023

    • 著者名/発表者名
      H. Inoue, H. Koike, R. Ohshima, Y. Ando and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 108 号: 21 ページ: 214414-214414

    • DOI

      10.1103/physrevb.108.214414

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Realization of efficient tuning of the Fermi level in iron-based ferrimagnetic alloys2022

    • 著者名/発表者名
      N. Yamashita, E. Shigematsu, S. Honda, R. Ohshima, M. Shiraishi, and Y. Ando
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 6 ページ: 104405-104405

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 人工Rashba効果を考慮したシリコン中のスピンドリフト速度の定量的評価2023

    • 著者名/発表者名
      白石誠司, 井上元, 大島諒, 安藤裕一郎, 小池勇人
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of spin drift velocity and spin mobility in the absence of effective magnetic field due to Rashba-type SOI in n-type silicon spin MOSFET2023

    • 著者名/発表者名
      井上元, 小池勇人, 大島諒, 安藤裕一郎,白石誠司
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of spin drift velocity considering effective magnetic field due to Rashba SOI in silicon spin MOSFET2022

    • 著者名/発表者名
      H. Inoue, M. Shiraishi, Y. Ando, R. Ohshima, E. Shigematsu, H. Koike
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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