| 研究概要 |
本研究の目的はハーフメタル系ホイスラー合金と異種材料の高品質エピタキシャル構造を用いた,新しい概念のスピントンネル制御デバイスを創出することである.今年度は,ハーフメタル系ホイスラー合金Co_2MnSi(CMS)電極を高移動度半導体Geチャネルに対する高効率スピン源として活用するために,Co_2MhSi薄膜のGe(001)基板上へのMgOトンネルバリアを介してエピタキシャル成長を実証すると共に以下の知見を明らかにした.
(1)Ge(001)基板上にMgO中間層(3nm)が(001)面内で45°回転した結晶学的な関係でエピタキシャル成長することを明らかにした.この関係はGe(001)とMgOとの格子ミスマッチの関係から予想される結果と一致している.また,この関係は,GaAs(001)基板上のMgOおよびSi(001)基板上のMgOのエピタキシャル成長が,4:3の格子点の一致を伴ったcube-on-cubeの関係となることと対照的であることを明らかにした.さらに,Co_2MnSiはMgO中間層(3nm)の上に,(001)面内で45°回転した関係でエピタキシャル成長することを明らかにした.
(2)Co_2MnSi/MgO/Ge(001)ヘテロ構造におけるCo_2MnSi薄膜の磁化の値が,Co_2MnSi薄膜堆積後のin-situでのアニール温度(T_a)の高くすると共に増加し,T_a=525℃に対して,4.2Kにおける単位分子当たりの飽和磁化の値が,ハーフメタルのCo_2MnSiに対する理論値の98%の高い値が得られた.
(3)以上の結果は,次世代MOSデバイスの半導体チャネルとして期待されている,高移動度を特徴とするGeに対する高効率スピン源として,Co_2MnSi/MgO/Ge(001)ヘテロ構造が有望であることを示している.
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