シリコンベース素子を用いたスピン注入効率の最適化

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: スピン流の創出と制御
• 研究課題/領域番号: 19048030
• 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: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 秋永 広幸 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノ電子デバイス研究センター, 副研究センター長 (90221712)
• 研究分担者: 末益 崇 国立大学法人筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (40282339)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: MBE / エピタキシャル / 磁性 / スピンエレクトロニクス / ナノ材料 / 半導体物性

研究概要

スピントロニクスとシリコンテクノロジーとの融合を推進するため、シリコンベース強磁性体の開発、強磁性体金属/シリコンヘテロ構造におけるスピン偏極電子注入の実証を目指した。その結果、γ'-Fe4Nが高いスピン偏極度(0.59)と大きな磁気モーメント(約2.45μB/Fe)を持つことを実験的に明らかにし、Fe_3Si/CaF_2エピタキシャル接合からなる強磁性共鳴トンネルダイオードの動作実証にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Spin and orbital magnetic momonets of molecular beam epitaxy γ^1-Fe_4N films on LaAl3O(001) and MgO(001) substrates by x-ray magnetic circular dichroism (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ito, G.H.Lee, K.Harada, M.Suzuno, T.Suemasu, Y.Takeda, Y.Saitoh, M.Ye, A.Kimura, H.Akinaga
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 98 ページ: 102507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular beam epitaxy of ferromagnetic γ^1-Fe4N thin films on LaAlO_3(100), SrTiO_3(100) and MgO(100) substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ito, G.H.Lee, M.Suzuno, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 266 ページ: 012091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room temperature magnetoresistance in Fe_3Si/CaF_2/Fe_3Si MTJ epitaxially grown on Si(111) (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Harada, K.S.Makabe, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 266 ページ: 012088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoresistance characteristics of Fe_3Si/CaF_2/Fe_3Si heterostructures grown on Si(111) by molecular beam epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Harada, K.S.Makabe, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 雑誌名: Physics Procedia 11 ページ: 15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved Reproducibility in CaF_2/Fe_3Si/CaF_2 Ferromagnetic Resonant Tunneling Diodes on Si(111) Substrates by Selected-Area Molecular Beam Epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: K.S.Makabe, M.Suzuno, K.Harada, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 49 ページ: 060212
  • 査読あり
• [雑誌論文] CaF_2/Fe_3Si/CaF_2 Ferromagnetic Resonant Tunneling Diodes on Si(111) by Molecular Beam Epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Sadakuni, T.Harianto, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 2 ページ: 063006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarization of Fe_4N thin films determined by point-contact Andreev reflection (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Narahara, K.Ito, T.Suemasu, Y.K.Takahashi, A.Ranajikanth, K.Hono
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94 ページ: 202502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft X-ray Absorption and Photoemission Studies of Ferromagnetic Mn-Implanted 3C-SiC (2008)
  • 著者名/発表者名: G.S.Song, M.Kobayashi, J.Hwang, T.Kataoka, M.Takizawa, A.Fujimori, T.Ohkochi, Y.Takeda, T.Okane, Y.Saitoh, H.Yamagami, F.Takano, H.Akinaga
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 47 ページ: 7113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Current.Voltage Characteristics of Fe_3Si/CaF_2/Fe_3Si Magnetic Tunnel Junction (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Harianto, K.Sadakuni, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 47 ページ: 6310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous temperature-dependent exchange-bias in Fe films deposited on Si substrates with the native oxide layer (2008)
  • 著者名/発表者名: W.Wang, F.Takano, M.Takenaka, H.Akinaga, H.Ofuchi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 103 ページ: 093914
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Mn-doped 3C-SiC prepared by ion implantation (2007)
  • 著者名/発表者名: F.Takano, W.Wang, H.Akinaga, H.Ofuchi, S.Hishiki, T.Ohshima
  • 雑誌名: Jornal of Applied Physics 101 ページ: 09N510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural, magnetic and magnetotransport properties of Mn-Si films synthesized on 4H-SiC(0001) wafer (2007)
  • 著者名/発表者名: W.Wang, F.Takano, H.Akinaga, H.Ofuchi
  • 雑誌名: Physical Review B 75 ページ: 165323
  • 査読あり
• [学会発表] XMCD measurement of γ^1-Fe_4N thin films on LAO(001) and MgO(001) substrates by molecular beam epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ito, G.H.Lee, K.Harada, M.Suzuno, Mao Ye, T.Suemasu, A.Kimura, H.Akinaga
  • 学会等名: AD-07
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2011-04-26
• [学会発表] Spintronic Materials and the Application to Si-based Devices (INVITED) (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Akinaga, H.Shima, K.Sadakuni-Makabe, K.Harada, K.Itoh, T.Suemasu
  • 学会等名: International Conference of AUMS
  • 発表場所: Jeju Island, Korea.
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] Fabrication of Fe_3Si/CaF_2 Heterostructures Ferromagnetic Resonant Tunneling Diode by Selected-Area Molecular Beam Epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Sadakuni-Makabe, M.Suzuno, K.Harada, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 学会等名: APAC Silicide 2010, 25-AM-IV-3
  • 発表場所: Tsukuba.
  • 年月日: 2010-07-25
• [学会発表] CaF_2/Fe_3Si/ CaF_2 heterostructures resonant tunneling diodes on Si(111) by selected-area molecular beam epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Sadakuni-Makabe, M.Suzuno, K.Harada, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications SB-04
  • 発表場所: Sendai.
  • 年月日: 2010-07-16
• [学会発表] Room temperature magnetoresistance in Fe_3Si/CaF_2/Fe_3Si MTJ epitaxially grown on Si(111) (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Harada, K.M.Sadakuni, M.Suzuno, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications, PE-11
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Fabrication of Fe_3Si/CaF_2/Fe_3Si ferromagnetic resonant tunneling diodes on Si(111) by molecular beam epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Sadakuni, T.Harianto, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 学会等名: 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems, Tu-eP30
  • 発表場所: Kobe.
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] Molecular beam epitaxy and magnetoresistance in Fe_4N/MgO/Fe_4N magnetic tunnel junction (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Ito, A.Narahara, H.Akinaga, T.Suemasu
  • 学会等名: 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems, Mo-eP82
  • 発表場所: Kobe.
  • 年月日: 2009-07-20
• [学会発表] Development of Silicon-based Spintronic Materials and Devices (INVITED) (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Akinaga, F.Tanano, H.Shima, T.Suemasu
  • 学会等名: Asian Magnetic Conference 2008
  • 発表場所: Busan, Korea.
  • 年月日: 2008-12-12