InAs系ヘ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

2001 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-slitting

研究概要

InAs/AlGaSbヘテロ構造を利用して大きなスピン分裂を生じさせるために、昨年度着手したスピン分離シミュレーションプログラムを改良し、量子井戸構造だけでなく複雑な層構造を持つヘテロ構造中でのスピン分離を計算できるよう拡張した。
また、実験ではヘテロ界面の材料依存性を調べるために、InAs/AlSb, InAs/AlGaSb, InAs/GaSbの3種類の構造を作製し、磁気抵抗ビートパターンからスピン分離の大きさを評価した。ヘテロ結合の材料が異なることにより最適成長条件の違いが試料の特性に与える影響を小さくするために、ヘテロ界面には4原子層のAlSb層を挿入し、ヘテロ界面はすべてInAs/AlSb界面となるよう統一した。今回、作製した試料は何れも移動度が100,000cm^2/VS程度以下てあったために、明瞭なビートパターンが全て得られたわけではないが、InAs/GaSb構造では、以前に同程度の2次元電子ガス濃度を持つInAs/AlGaSb構造で得られたスピン分離よりも大きな値が観測された。この結果はスピン分離の大きさをヘテロ接合の層構造により制御できることを実験的に検証したという点で意義が大きい。
InAsチャネル層を低次元化するためのAFM加エプロセスを簡略化するため、InAs表面反転層に微細構造を作製し、その電気伝導を評価した。低温での磁気抵抗を評価した結果A-B振動が観測され、移動度は低いもののサブミクロンの領域では電子の位相が保たれていることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] 淀川 聡, 喜夛敏弘, 佐々誠彦, 井上 正崇: "Atomic Force Microscopc(AFM)酸化プロセスによるInAsナノデバイスの作りと評価"Memoirs of the Osaka Inst. of Tech, Ser A. vol.45. 91-100 (2001)
• [文献書誌] S.Sasa, S.Yodogawa, A.Ohya, M.Inoue: "A single-electron transistor produced by nanoscale oxidation of InAs"Jpn. J. Appi. Phys.. vol.40. 2026-2028 (2001)
• [文献書誌] S.Sasa, M.Inoue: "InAs nanostmcture devices fabricated by AFM oxidation piocess"Proc. of 13th Int. Conf. on Indium Phosphide and Related Materials. 35-38 (2001)
• [文献書誌] K.Koike, S.Li, H.Komai, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano: "Charge Stomge Effect of the Vertically Stacked InAs Nanodots Embedded in Al_<0.5>Ga_<0.5>As Matrix"Proc. of 13th hit. Conf on Indium Phosphide and Related Materials. 39-42 (2001)
• [文献書誌] S.Li, K.Koike, S.Sasa, M.lnoue, M.Yano: "Deep level tninsient spectroscopy of verticall stacked biAs self-assembled quantum dots"Proc. 25th Tnt. Conf Phys. Semicond.. 1289-1290 (2001)
• [文献書誌] S.Sasa, S.Yodogawa, T.Kita, M.Inoue: "Electrical propeities of InAs oxide produced by AFM oxidation"IPAP Conf.. Ser 2. 198-200 (2001)