• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

シリコン上の縦型ナノワイヤスピンLEDのボトムアップ作製

研究課題

研究課題/領域番号 16K13671
研究機関北海道大学

研究代表者

原 真二郎  北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (50374616)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード縦型ナノワイヤ / ヘテロ接合ナノワイヤ / 選択成長 / 縦型スピン発光ダイオード / ボトムアップ形成
研究実績の概要

独自の半導体ナノワイヤ(NW)技術による新奇NW磁気エレクトロニクスを提案する。種々の半導体ウェハ上で位置・サイズ制御可能なボトムアップ型作製技術の開発と、高アスペクト比の垂直自立型半導体pn接合NWに、スピン偏極キャリア注入を可能とする強磁性体ナノ構造と磁気トンネル接合(MTJ)電極を積層した垂直自立型NWヤスピン発光ダイオードの実現を目指す。これを目的に本年度は、縦型強磁性体/半導体ヘテロ接合NWで用いる強磁性体ナノ構造の磁区構造評価、母体の半導体NWの磁気輸送特性評価、ナノデバイスプロセスの検討、MTJ電極パターンの作製と評価を中心に研究を進めた。

海外研究協力先との連携により、母体のInAs-NWチャネル中の電流と印加磁場方向の角度に依存した磁気輸送特性評価を進め、電子輸送現象の系統的なメカニズム構築に向け、さらに試料数を増して実験を行った結果、NW表面での電子散乱過程の温度及び印加磁場強度・方向依存性に関する知見を得ているが、予想以上にモデル構築に手間取っており、評価結果を継続して解析している。また別途Si(111)基板上に選択形成した強磁性体ナノディスクに対して、単磁区構造の割合とその磁化方向に関する磁区構造評価を磁気力顕微鏡により行った結果、印加磁場方向と強度の変化に伴い、単磁区から磁化反平行の2磁区状態を経て磁化反転する過程の観測に成功した。北陸先端大との連携によるMTJ電極作製では、CoFe系磁性体薄膜の磁化特性が下地の結晶方位に依存するため、GaAs(001)、(110)方位基板、非晶質HSQ絶縁膜上のCoFe薄膜パターンの形状と方向、CoFe層厚に依存した磁区構造評価・磁化方向制御に関する実験を行った。CoFe薄膜の磁区構造は、電極の形状(アスペクト比)と方向、CoFe層膜厚(10, 20nm)に強く依存することが明らかとなり、素子試作の指針を得た。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Justus-Liebig-University Giessen(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Justus-Liebig-University Giessen
  • [雑誌論文] Selective-area growth of magnetic MnAs nanodisks on Si (111) substrates using multiple types of dielectric masks2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Horiguchi, Shinjiro Hara, Masaya Iida, Kohei Morita
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 507 ページ: 226~231

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2018.11.015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetization characterization of MnAs nanoclusters at close range in bended MnAs/InAs heterojunction nanowires2019

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Kodaira, Ryoma Horiguchi, Shinjiro Hara
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 507 ページ: 241~245

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2018.11.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic domain structure and domain wall analysis of ferromagnetic MnAs nanodisks selectively-grown on Si (111) substrates for spintronic applications2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Horiguchi, Shinjiro Hara, Masaya Iida
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 ページ: 153905-1~7

    • DOI

      10.1063/1.5045241

    • 査読あり
  • [学会発表] Analyses of Magnetic Domains in MnAs Nanoclusters Grown by Selective-Area MOVPE2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Horiguchi, Masaya Iida, Kohei Morita, Shinjiro Hara
    • 学会等名
      the 19th International Conference on Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XIX), Nara, Japan, June 3-8, 2018, 5B-3.6
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetization Characterization of Two MnAs Nanoclusters at Close Range in MnAs/InAs Heterojunction Nanowires2018

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Kodaira, Ryoma Horiguchi, Shinjiro Hara
    • 学会等名
      the 19th International Conference on Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XIX), Nara, Japan, June 3-8, 2018, 7C-3.6
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective-Area Growth and Transport Characterization of Vertical MnAs/InAs Heterojunction Nanowires2018

    • 著者名/発表者名
      Shinjiro Hara, Matthias T. Elm, Peter J. Klar
    • 学会等名
      the 10th International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC 2018), Paris, France, July 8-13, 2018, H5-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Determing the Carrier Mobility in Single InAs Nanowires from Magnetotransport Measurements2018

    • 著者名/発表者名
      Patrick Uredat, Ryutaro Kodaira, Ryoma Horiguchi, Shinjiro Hara, Peter J. Klar, Matthias T. Elm
    • 学会等名
      the 2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2018), Tokyo, Japan, September 9-13, 2018, M-6-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Dependence of Si Nanowire Orientation on Vapor-Liquid-Solid Growth Conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kitazawa, Ryutaro Kodaira, Ryoma Horiguchi, Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata, Shinjiro Hara
    • 学会等名
      the 31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018), Sapporo, Japan, November 13-16, 2018, 16P-11-111L
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Investigation of Bended MnAs/InAs Heterojunction Nanowires2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Kadowaki, Ryutaro Kodaira, Shinjiro Hara
    • 学会等名
      the 31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018), Sapporo, Japan, November 13-16, 2018, 16P-11-115L
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Domain Structures Depending on Applied Magnetic Fields in MnAs Nanodisks Selectively-Grown on Si (111) Substrates2018

    • 著者名/発表者名
      Kozaburo Suzuki, Ryoma Horiguchi, Masaya Iida, Shinjiro Hara
    • 学会等名
      the 31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018), Sapporo, Japan, November 13-16, 2018, 16P-11-116L
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi