| 研究課題/領域番号 |
21K18719
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山田 道洋 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 特任准教授(常勤) (50778529)
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| 研究分担者 |
本多 周太 関西大学, システム理工学部, 准教授 (00402553)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | ゲルマニウム / スピン注入 / ホイスラー合金 / 半導体スピントロニクス / 磁気抵抗比 / 強磁性体/半導体界面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，全ての半導体スピントロニクス技術の核となる半導体へのスピン注入技術に関して，これまでの絶縁障壁層を利用した強磁性金属/絶縁体/半導体といった従来の電極構造の概念を覆し，スピン伝導バンドマッチングの概念を積極的に利用した強磁性合金/金属/半導体という新しい電極構造を開発することで，半導体スピントロニクス素子の電極構造の低抵抗化と高性能化を両立する新技術を創出することを目的とする．有望な材料候補の理論的な予測と独自の原子層挿入法を協働して進めることで短期間に目的の達成を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，全ての半導体スピントロニクス技術の核となる半導体へのスピン注入技術に関して，絶縁障壁層を利用した従来の電極構造の概念を覆し，強磁性合金/金属原子層/半導体の直接接合を用いた革新的電極構造を用いて，高効率かつ低抵抗なスピン注入の実現を目指した．
はじめに金属原子層材料の探索を行い界面磁性が性能指標である磁気抵抗比およびその温度依存性を支配することを明らかにした．さらに高スピン偏極材料のホイスラー合金の材料開拓によりスピン注入電極の熱耐性を向上させた．
以上のことから，金属原子層材料の探索と設計指針について明らかにし，デバイス化に向けた高効率かつ低抵抗な革新的電極構造を開拓した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，原子層レベルで制御したエピタキシャル強磁性体/半導体界面を用いることで，数原子程度の界面磁性がスピン注入効率に対して影響を与えており，さらにその温度依存性がブロッホ則で説明されることを明らかにした．これは，これまで実験的に観測が不可能であった強磁性体/半導体界面でのスピン注入機構に関する学理構築に資する成果である．さらに，これらの温度依存性や注入効率に関する知見は，室温でのスピン注入増大という工学的な意義もあり，今後の室温スピンデバイスの高性能化に向けた指針を示す．
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