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2010 年度 実績報告書

リコンフィギャラブル・ナノスピンデバイス

研究課題

研究課題/領域番号 18106007
研究機関東京大学

研究代表者

田中 雅明  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)

研究分担者 大矢 忍  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (20401143)
キーワードスピン / 再構成可能 / スピントロニクス・デバイス / MnAs / 微粒子 / GaMnAs / 磁性半導体 / トンネル磁気抵抗
研究概要

GaAs半導体マトリックス中に分散する六方晶の結晶構造をもつ強磁性金属MnAsナノ微粒子(直径~5nm)を含む単電子スピントランジスタ構造を作製し、微粒子における極めて長いスピン緩和時間(10μs)(μs=マイクロ秒)を観測した。この値はこれまで報告された金属ナノ微粒子のスピン緩和時間として最も長く、最近報告されたCo微粒子のスピン緩和時間より2桁(約100倍)、バルク金属と比べると7桁(約10,000,000倍)も長い値である。この成果は、強磁性微粒子の超高密度スピンメモリや再構成可能(リコンフィギャラブル)なスピントランジスタ等、次世代のスピントロニクス・デバイスへの応用につながると期待される。また、強磁性半導体GaMnAsの超薄膜を量子井戸として2重障壁共鳴トンネルダイオード構造を作製し、共鳴トンネルスペクトロスコピーというユニークな手法を用いてGaMnAsの価電子帯構造とフェルミ準位の位置を明らかにした。GaMnAsのフェルミ準位の位置についてはここ数年論争があったが、従来のモデルで考えられているような価電子帯の中ではなく、禁制帯中の不純物バンド中に存在すること、共鳴トンネル効果によりトンネル磁気抵抗が明瞭に増大する現象などを実験的に示した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2011 2010 2006 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 図書 (2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Nearly non-magnetic valence band of the ferromagnetic semiconductor GaMnAs2011

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Ohya, Kenta Takata, Masaaki Tanaka
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 7 ページ: 342-347

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase decomposition diagram of magnetic alloy semiconductor2011

    • 著者名/発表者名
      P.N.Hai, S.Yada, M.Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 109 ページ: 073919/1-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Valence-Band Structure of the Ferromagnetic Semiconductor GaMnAs Studied by Spin-Dependent Resonant Tunneling Spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      S.Ohya, I.Muneta, P.N.Hai, M.Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 104 ページ: 167204/1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long spin-relaxation time in a single metal nanoparticle2010

    • 著者名/発表者名
      Pham Nam Hai, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka
    • 雑誌名

      Nature Nanotechnology

      巻: 5 ページ: 593-596

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoresistance of a Spin Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor with Ferromagnetic MnAs Source and Drain Contacts2010

    • 著者名/発表者名
      R.Nakane, T.Harada, K.Sugiura, S.Sugahara, M.Tanaka
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 49 ページ: 113001/1-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-Crystalline Ferromagnetic Alloy Semiconductor Gel-xMnx Grown on Ge (111)2010

    • 著者名/発表者名
      S.Yada, R.Okazaki, S.Ohya, M.Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 3 ページ: 123002/1-3

    • 査読あり
  • [図書] "Spintronic Devices Based on Semiconductors", Comprehensive Semiconductor Science and Technology, Elsevier(Amsterdam)(Vol.6)2011

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tanaka, Shinobu Ohya
    • 総ページ数
      500(540-562)
    • 出版者
      Elsevier (Amsterdam)
  • [図書] "III-V and Group-IV Based Ferromagnetic Semiconductors for Spintronics"Comprehensive Nanoscience and Technology, AcademicPress(Oxford)(Vol.40)2011

    • 著者名/発表者名
      M.Tanaka, S.Ohya, Y.Shuto, S.Yada, S.Sugahara
    • 総ページ数
      500(447-462)
    • 出版者
      Academic Press (Oxford)
  • [備考]

    • URL

      http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp/

  • [備考]

    • URL

      http://www.u-tokyo.ac.jp/coe/english/achievements/index.html

  • [産業財産権] 論理回路および単電子スピントランジスタ2006

    • 発明者名
      ファムナムハイ, 菅原聡, 田中雅明
    • 権利者名
      科学技術振興機構
    • 産業財産権番号
      特願2007-509157号, 特許第4574675号
    • 出願年月日
      2006-02-02
    • 取得年月日
      2010-08-27

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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