遷移金属ダイカルコゲナイドにおけるスピン・フォノン制御の理論研究

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05201
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分28020:ナノ構造物理関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 植田 暁子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70453537)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 二次元層状物質 / 二硫化硫黄 / 電子格子相互作用 / ケルディッシュグリーン関数法 / スピン帯磁率 / スピン軌道相互作用 / スピン・フォノン相互作用

研究成果の概要

遷移金属ダイカルコゲナイド半導体において、スピン・フォノンの電気的、磁気的制御を目指した理論研究を行っている。遷移金属ダイカルコゲナイド半導体として二硫化硫黄を考え、スピン軌道相互作用、電子格子相互作用が磁気特性に与える影響を考察した。スピン帯磁率をケルディッシュグリーン関数法を用いて計算し、g因子の温度依存性の説明に成功した。また、遷移金属ダイカルコゲナイドを用いた新規デバイスを提案するため、デバイスシミュレーターの開発を行なった。

自由記述の分野

デバイス物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

遷移ダイカルコゲナイド(TMDC)は、優れたゲート制御性によりショートチャネルを抑えて微細化することが可能であることから、ナノシート型の次のサブ10nmノードプロセスの候補として注目を浴びている。本研究は、最終的にフォノンやスピンの自由度の制御を目指しており、新規ロジックデバイスの性能向上のための知見を与える。また、スピンやフォノンを制御することにより、スピントランジスタや熱電デバイスへの応用が期待できる。
また、開発したシミュレータを用いた新規デバイスを設計することが可能なため、新機能デバイスの実用化を加速できると考えている。