スピン偏極電流制御デバイス

2009 年度 自己評価報告書

• 研究領域: スピン流の創出と制御
• 研究課題/領域番号: 19048018
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: スピン / スピン流 / 磁性半導体 / 不揮発性メモリ / スピントランジスタ

研究概要

従来の半導体デバイスや集積回路では持ち得なかった「不揮発性」と「再構成可能性」の機能をもつ材料とデバイス、特にスピン偏極電流制御デバイスを実現する。半導体材料あるいはデバイス構造中に磁性元素や強磁性材料を構成要素として取り込み、キャリアの電荷輸送に加えてスピン自由度、特に「スピン偏極電流」を活用する新しい機能材料やデバイスをつくる。具体的には、1)III-V族半導体をベースとした接合型スピンデバイス、2)IV族半導体をベースとしたMOSFET型のスピンデバイス、3)磁性金属微粒子と半導体からなる複合構造をベースとした単電子スピンデバイスの材料プロセス基盤技術を確立し、素子を試作実現する。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum-level control in a III-V-based ferromagnetic-semiconductor heterostructure with a GaMnAs quantum well and double barriers (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ohya, I. Muneta, M. Tanaka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 96 ページ: 052505/1-3
• [雑誌論文] Valence-Band Structure of Ferromagnetic-Semiconductor GaMnAs Studied by Spin-Dependent Resonant Tunneling Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ohya, I. Muneta, P.N. Hai, M. Tanaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 104 ページ: 167204
• [雑誌論文] Electromotive force and huge magnetoresistance in magnetic tunnel junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: P.N. Hai, S. Ohya, M. Tanaka, S.E. Barnes, S. Maekawa
  • 雑誌名: Nature 458 458 ページ: 489-492
• [雑誌論文] Magneto-optical and magneto-transport properties of amorphous ferromagnetic semiconductor Ge1-xMnx thin films (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yada, M. Tanaka, S. Sugahara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 93 ページ: 193108/1-3
• [雑誌論文] Spin valve effect by ballistic transport in ferromagnetic metal(MnAs) / semiconductor (GaAs) hybrid heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: P.N. Hai, Y. Sakata, M. Yokoyama, S. Ohya, M. Tanaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 77 ページ: 214435/1-6
• [学会発表] Functionalities of GaAs/MnAs nanocomposites (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka
  • 学会等名: 5th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (SPINTECH V)
  • 発表場所: Krakow, Poland(invited)
  • 年月日: 20090707-20090711
• [図書] Spintronics, Semiconductors and Semimetals, Vol. 82(edited by T. Dietl, D.D. Awschalom, M. Kaminska, and H. Ohno, Properties and functionalities of MnAs/III-V hybrid and composite structures, ISBN-13:978-0-08-044956-2, ISBN-10: 0-08-044956-5) (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, M. Yokoyama, P-N. Hai, S. Ohya
  • 総ページ数: 500
  • 出版者: Academic Press(Invited review)
• [備考] 以下の国際会議での受賞がある。SSDM2008 Young Researcher Award, Pham Nam Hai受賞論文Pham Nam Hai, Shinobu Ohya, and Masaaki Tanaka, " Huge Magnetoresistance Effect in Semiconductor based Nanostructures with Zinc-blende MnAs Nanoparticles", presented at 40th International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM), Tsukuba, September 24-26, 2008.
• [産業財産権] 磁気-電気のエネルギー変換装置、起電力発生装置、および磁気センサー装置 (2009)
  • 発明者名: ファムナムハイ、大矢忍、田中雅明、Stewart E. Barnes、前川禎通
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権番号: PCT番号:61/158128
  • 出願年月日: 2009-03-07