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半導体チャネルを介した磁気抵抗比の増大に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26286036
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 応用物性
研究機関東北大学

研究代表者

手束 展規  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40323076)

研究分担者 斉藤 好昭  株式会社東芝研究開発センター, 研究開発センター, 研究主幹 (80393859)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2014年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワードスピントロニクス / スピン注入 / 磁気抵抗効果 / 半導体 / スピントランジスタ / フルホイスラー合金 / スピンシグナル / スピンMOSFET / スピンFET / スピン信号 / 微細素子作製 / 強磁性トンネル接合
研究成果の概要

Si/MgO/強磁性体素子において、スピン信号とソース・ドレイン端子間距離依存性について、実験を行った。微細素子作製条件(ミリング条件)の最適化をおこなうことで、Siチャネル上の金属再付着物を減らせることが分かった。また、電極にCo2FeSiホイスラー合金を用いて、素子を作製した結果、室温でスピン注入効率40%を達成した。この場合、局所測定配置での磁気抵抗比約1%を得た。
次に、Si半導体上に強磁性トンネル接合(絶縁体:MgO、電極:CoFeBとWの反平行結合膜)を作製した結果、比抵抗約10μm2、磁気抵抗比約250%の特性を得た。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Room temperature observation of high spin polarization in post annealed Co2FeSi/MgO/n+-Si on insulator devices2017

    • 著者名/発表者名
      A. Tiwari, T. Inokuchi, M. Ishikawa, H. Sugiyama, N. Tezuka and Y. Saito
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 56 号: 4S ページ: 04CD05-04CD05

    • DOI

      10.7567/jjap.56.04cd05

    • NAID

      210000147565

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin accumulation and transport signals in CoFe/MgO/Si devices with confined structure of n+-Si layer2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Saito, T. Inokuchi, M. Ishikawa, A. Tiwari, H. Sugiyama,
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.4978583

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of post annealing on spin accumulation and transport signals in Co2FeSi/MgO/n+-Si on insulator devices2016

    • 著者名/発表者名
      A. Tiwari, T. Inokuchi, M. Ishikawa, H. Sugiyama, N. Tezuka and Y. Saito
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 6 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.4960210

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Perpendicular Magnetic Tunnel Junctions With Low Resistance-Area Product: High Output Voltage and Bias Dependence of Magnetoresistance2016

    • 著者名/発表者名
      N. Tezuka, S. Oikawa, I. Abe, M. Matsuura, S. Sugimoto, K. Nishimura, T.Seino
    • 雑誌名

      IEEE Magnetics Letters

      巻: 7 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/lmag.2016.2584582

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin injection, transport, and detection in a lateral spin transport devices with Co2FeAl0.5Si0.5/n-GaAs, Co2FeSi/MgO/n-Si, and CoFe/MgO/n-Si junctions2016

    • 著者名/発表者名
      N. Tezuka, Y. Saito
    • 雑誌名

      Materila Transactions

      巻: 57

    • NAID

      130005153169

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Correlation between amplitude of spin accumulation signals investigated by Hanle effect measurement and effective junction barrier height in CoFe/MgO/n+-Si junctions2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Saito, M. Ishikawa, H. Sugiyama, T. Inokuchi, K. Hamaya, N. Tezuka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 117 号: 17

    • DOI

      10.1063/1.4907242

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Comparison of Spin Signals Between 3T Hanle and 4T Non-Local Methods for Co2Fe(Al,Si)/n-GaAs Junctions2014

    • 著者名/発表者名
      N. Tezuka, T. Saito, M. Matsuura, S. Sugimoto
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS

      巻: 50 号: 11 ページ: 2600204-2600207

    • DOI

      10.1109/tmag.2014.2325942

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Large Spin Polarization in Si and the Spin Diffusion term observed in Co2FeSi/MgO/n+-Si on insulator devices2017

    • 著者名/発表者名
      A. Tiwari, T. Inokuchi, M. Ishikawa, H. Sugiyama, N. Tezuka and Y. Saito
    • 学会等名
      第42回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      横浜(パシフィコ横浜)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spin accumulation and transport signals in CoFe/MgO/Si devices with confined structure of n+-Si layer2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Saito, T. Inokuchi, M. Ishikawa, A. Tiwari, H. Sugiyama
    • 学会等名
      Proceedings of 61th annual Magnetism & Magnetic Materials Conference (MMM2016)
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Room temperature observation of large spin accumulation and transport signals in post annealed Co2FeSi/MgO/n+-Si on insulator devices2016

    • 著者名/発表者名
      A. Tiwari, T. Inokuchi, M. Ishikawa, H. Sugiyama, N. Tezuka and Y. Saito
    • 学会等名
      Proceedings of 2016 International conference on solid state devices and materials (SSDM 2016)
    • 発表場所
      Tsukuba (Tsukuba International Congress Center)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin injection, transport and detection technology in ferromagnet/MgO/Si devices2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Saito, M. Ishikawa, T. Ajay, H. Sugiyama, T. Inokuchi
    • 学会等名
      第40回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      金沢 (金沢大学)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Relation between spin signal and atomic, electronic structures of interfaces for Co2FeAl0.5Si0.5/n-GaAs junctions2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuki Tezuka, Tatsuya Saito, Masashi Matsuura and Satoshi Sugimoto
    • 学会等名
      8th Joint European Magnetic Symposia
    • 発表場所
      Glasgow, Schottland
    • 年月日
      2016-08-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin accumulation signals in CoFe/MgO/n+-Si devices deposited on Si (1×1) and Si (2×1) surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Saito, Mizue Ishikawa, Tomoaki Inokuchi, Hideyuki Sugiyama, Kohei Hamaya, Nobuki Tezuka
    • 学会等名
      Joint MMM/Intermag Conference
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-01-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Local Spin Signals in a Lateral Spin Transport Device With Co2Fe(Al,Si)/n-GaAs Schottky Tunnel Junctions2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuki Tezuka, Tatsuya Saito, Masashi Matsuura and Satoshi Sugimoto
    • 学会等名
      Joint MMM/Intermag Conference
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-01-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Si surface on spin accumulation and transport signals in CoFe/MgO/n+-Si junctions2015

    • 著者名/発表者名
      Mizue Ishikawa, Tomoaki Inokuchi, Hideyuki Sugiyama, Nobuki Tezuka, Kohei Hamaya, Yoshiaki Saito
    • 学会等名
      2015 International conference on solid state devices and materials
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2015-09-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of miniaturization of the CoFe/MgO/n+-Si devices on magnitude of magnetoresistance2015

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Sugiyama, Mizue Ishikawa, Tomoaki Inokuchi, Yoshiaki Saito, Nobuki Tezuka
    • 学会等名
      International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces 2015
    • 発表場所
      Cracow, Poland
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ferromagnet/tunnel barrier/n+-Si junction technology for spin-FETs2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Saito, M. Ishikawa, T. Inokuchi, H. Sugiyama
    • 学会等名
      International Workshop on Junction Technology 2015
    • 発表場所
      Kyoto Univ. Uji Campus, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-07-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin accumulation and transport signals in Heusler Co2FeSi/MgO/n+-Si on insulator devices2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Saito, Mizue Ishikawa, Tomoaki Inokuchi, Hideyuki Sugiyama, Kohei Hamaya, Nobuki Tezuka
    • 学会等名
      20th International conference on Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature dependence of four terminal nonlocal spin signals with Co2FeAl0.5Si0.5/n-GaAs Shottoky tunnel junctions2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuki Tezuka, Tatsuya Saito, Masashi Matsuura and Satoshi Sugimoto
    • 学会等名
      20th International conference on Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Correlation between amplitude of spin accumulation signals investigated by Hanle effect measurement and effective junction barrier height in CoFe/MgO/n+-Si junctions2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Saito, Mizue Ishikawa, Tetsufumi Tanamoto, Tomoaki Inokuchi, Hideyuki Sugiyama, Kohei Hamaya, Nobuki Tezuka
    • 学会等名
      59th annual Magnetism & Magnetic Materials Conference (MMM2014)
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village Conference Center, Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Influence of interface roughness in CoFe/MgO/n+-Si junctions on spin accumulation and spin transport signals2014

    • 著者名/発表者名
      Mizue Ishikawa, Hideyuki Sugiyama, Tomoaki Inokuchi, Tetsufumi Tanamoto, Kohei Hamaya, Nobuki Tezuka and Yoshiaki Saito
    • 学会等名
      59th annual Magnetism & Magnetic Materials Conference (MMM2014)
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village Conference Center, Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Atomic and Electronic Structures of Interfaces for Co2FeAl0.5Si0.5/n-GaAs Junctions2014

    • 著者名/発表者名
      N. Tezuka, T. Saito, M. Matsuura, S. Sugimoto
    • 学会等名
      59th Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village Conference Center, Honolulu, USA
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Co2Fe(Al,Si)/n-GaAs接合における非局所スピンシグナル2014

    • 著者名/発表者名
      手束展規,斎藤達哉,及川楓吾,松浦昌志,杉本諭
    • 学会等名
      第75回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学、札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Temperature dependence of spin signals for Co2FeAl0.5Si0.5/n-GaAs junctions by four terminal nonlocal measurements2014

    • 著者名/発表者名
      N. Tezuka, T. Saito, M. Matsuura, S. Sugimoto
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies-The IUMRS International Conference in Asia 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spin injection, detection and local magnetoresistance through Si at room temperature in ferrmagnet/MgO/Si lateral spin valves2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Saito, M. Ishikawa, T. Inokuchi, H. Sugiyama, T. Tanamoto, N. Tezuka, K. Hamaya,
    • 学会等名
      IEEE International nanoelectronics conference, 2014 (IEEE INEC 2014)
    • 発表場所
      Hokkaido univ., Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] STRUCTURAL, MAGNETIC AND ELECTRIC TRANSPORT PROPERTIES FOR Co2FeAl0.5Si0.5/n-GaAs JUNCTIONS2014

    • 著者名/発表者名
      N. Tezuka, T. Saito, M. Matsuura and S. Sugimoto
    • 学会等名
      Moscow International Symposium on Magnetism MISM-2014
    • 発表場所
      Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
    • 年月日
      2014-06-29 – 2014-07-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Siへのスピン注入とスピン伝導 ―スピンMOSトランジスタの実現を目指して―2014

    • 著者名/発表者名
      斉藤 好昭,石川瑞恵,井口智明,杉山英行,棚本哲史,手束展規,浜屋宏平
    • 学会等名
      第49回日本磁気学会スピンエレクトロニクス専門委員会
    • 発表場所
      京都大学、京都
    • 年月日
      2014-05-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Comparison of Spin Signals Between 3T Hanle and 4T Non-Local Methods for Co2Fe(Al,Si)/n-GaAs Junctions2014

    • 著者名/発表者名
      N. Tezuka, T. Saito, M. Matsuura, S. Sugimoto
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference, INTERMAG Europe 2014
    • 発表場所
      International Congress Center Dresden, Dressden, Germany
    • 年月日
      2014-05-04 – 2014-05-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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