| 研究概要 |
電子の電荷とスピンを制御し,新しいデバイスを開発しようとする研究分野,スピンエレクトロニクスに大きな注目が集まっている.本研究は代表的半導体であるSiとスピンエレクトロニクスにおける代表的材料である磁気抵抗素子を組み合わせて素子を作製し,磁気電流効果を確認することを目的とするものである.
本研究で対象としている素子は,Au/nSiショットキーダイオードとCo/AlOx/NiFeトンネル磁気抵抗効果素子を組み合わせた,Co/AlOx/NiFe/Au/nSi構造を持つ2端子素子である.この素子において,Au/nSiショットキーダイオードに対して逆方向に電圧を印加していくと,ある電圧で不連続な電流の増加が確認できる.通常のショットキーダイオードではこのような現象は確認できないため,この現象はAlOxトンネルバリアが存在するために生じていると考えることが出来る.また,この不連続な電流変化が起こる領域での磁気電流効果は非常に大きい.しかし,この現象は非常に再現性が乏しく,系統的な研究が行える状態ではない.そこで,この素子において特に重要でる考えられるAu/nSiショットキー接合の作製方法を変化させダイオード特性に与える影響を確認した.Si基板の表面処理に用いた溶液は以下の3種類である.
1.H_2SO_4,HF 2.H_2SO_4,HF,NH_4F 3.H_2SO_4,NH_4F
表面処理したSi基板に素子をマグネトロンスパッタで成膜し,フォトリソグラフィにより微細加工を行った.ショットキー接合面積は100×200μm^2である.1から3のどの組み合わせで表面処理を行っても,ショットキー接合の作製は可能であったが,ダイオード特性の再現性が乏しかった(特にn値のばらつきが大きかった).比較的n値のばらつきの小さかった2の方法で作製した素子でも,逆方向バイアスにおける不連続な電流変化は観測できていない.順方向バイアスでは小さな磁気電流効果が観測されており,これはCo/AlOx/NiFeトンネル接合におけるトンネル磁気抵抗効果が原因であると考えている.
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