| 研究課題/領域番号 |
21K04173
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
赤堀 誠志 北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 准教授 (50345667)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 縦型スピンバルブデバイス / MnAs / InAs / 分子線エピタキシー / 縦型ゲートオールアラウンド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体デバイス分野では高機能化・高集積化のため、縦型ゲートオールアラウンドFET(GAA-FET)が近年検討されている。スピンデバイスについても縦型GAAの検討は重要と考えられる。そこで本研究では、表面・基板側ともに強磁性体MnAsを有し、その間にIII-V半導体が挿入されたMnAs/III-V/MnAsヘテロ構造の結晶成長を行い、成長条件や膜厚・層構造に対する構造評価や電気・磁気特性評価を系統的に行う。さらに、それらヘテロ構造を利用して、縦型スピンデバイス作製技術の確立とデバイス特性評価を行い、特に縦型・短チャネル化によるスピン緩和抑制について検証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究はMnAs/III-V/MnAsへテロ構造の結晶成長とその縦型スピンデバイス応用を目指したものである。低温でMnAs/InAs/MnAsへテロ構造を分子線エピタキシャル成長し、さらに縦型スピンバルブ素子の作製と評価を行った。その結果、異なるサイズの複数素子で明瞭なスピンバルブが観測され、そのピーク位置はサイズによらないことが示された。さらに磁化曲線との比較により、狙い通りに表面側と基板側のMnAsの保磁力差によってスピンバルブが実現できていることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は、MnAsとInAsとの組み合わによる半導体スピントロニクスにおいて、従来の横型素子だけでなく縦型素子での動作を示したものである。また、狙い通りではあるが、デバイスのサイズではなく、基板側と表面側のMnAs保磁力差によるスピンバルブ動作を明らかにしており、新たな知見を与えるものである。今後さらに研究を進めることで、スピン伝導の詳細や効率改善のメカニズムが明らかになると期待され、この材料系でのスピントロニクスの可能性が広がるものと思われる。
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