InAs系へテロ接合によるスピンエレクトロニクスデバイスの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650361
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 佐々 誠彦 大阪工業大学, 工学部, 助教授 (50278561)
• 研究分担者: 井上 正崇 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20029325)
• キーワード: SPIN-FET / InAs / AlGaSb / Rashba効果 / spin-splitting

研究概要

InAs/AlGaSbヘテロ構造のスピン軌道相互作用の大きさが大きいことが前年度の評価によって明らかになったことを踏まえ、今年度はそのパラメータの大きさをヘテロ構造によって設計できる手段を検討するため、8bandのkp摂動法に基づくバンド計算の手法を立ち上げた。
Rashba効果は、相対論的効果であるため、電子よりもホールに対してその効果が大きくなると期待される。そこでInAs/GaSb系へテロ構造がタイプIIであることを利用し、電子とホールの相互作用を制御することでRashba効果によるスピン分裂も増大するものと考えられる。そのため、電子だけでなくホールの状態も考慮できるように8bandのkp摂動法にRashba効果を取り入れることよって、スピン分離の大きさを正確に評価することができる。さらに、バリア層となるGaSb層などへの電子の波動関数の浸み出しも考慮できるように、数値計算の手法を検討した。現在は、2次元の量子井戸に対してのみ計算が可能であるが、今後低次元系への適用を検討する。
InAsチャネル層を低次元化するため、原子間力顕微鏡を利用した陽極酸化プロセスによる微細加工技術を検討した。酸化工程を最適化することにより、InAs層を酸化し、絶縁層として利用可能な高抵抗層を形成できることを見出した。

研究成果

• [文献書誌] 一宇,大矢,前元,佐々,井上: "InAs量子細線における磁気輸送特性"Memoirs of the Osaka Inst.of Tech, Ser A. Vol.44. 55-69 (2000)
• [文献書誌] 大矢章雄,佐々誠彦,井上正崇: "Atomic Force Microscope (AFM)酸化プロセスによるInAsナノデバイスの作製と評価"Memoirs of the Osaka Inst.of Tech, Ser A. Vol.44. 71-80 (2000)
• [文献書誌] K.Koike,K.Saitoh,S.Li,S.Sasa,M.Inoue,and M.Yano: "Electron transport in a large spin-splitting 2DEG in InAs/AlGaSb heterostructures"Appl.Phys.Lett.. Vol.76. 1464-1466 (2000)
• [文献書誌] S.Sasa,A.Ohya,M.Yodogawa,and M.Inoue: "Nanoscale oxidation of InAs and its device applications"Procs.of 12th Int.Conf.on Indium Phosphide and Related Materials. 205-208 (2000)