|
本研究では、極めて有望なデバイスであるスピン偏極電子を用いたシリコンベーススピントランジスタの開発を最終目標とする。その基盤となる「シリコン二次元反転チャネル中でのスピン伝導物理の解明と制御」「スピン伝導物理の定量的な解明とスピン注入・検出源の技術開発」を行う。
本年度は両研究項目について取り組んだが、様々な材料を用いた新規スピン注入検出源については条件出しなどを行ったため一連の成果としてまとまっていない。ここでは、同時に取り組んでいた「シリコンチャネル中でのスピン伝導物理の解明と制御」について記載する。スピン注入検出源にFe/Mg/MgO/n+-Si磁気トンネル接合を持つn+-Siチャネル4端子スピンデバイスを作製した。多端子の特性を活かし、様々な測定配置におけるスピン信号を取得して解析を行なった。特に磁気トンネル接合のバンドアライメントを基盤としたスピン注入効率のバイアス依存性について探究をした。
4端子中の左右2端子ずつを対として、一方に定電流を印加して他方の電圧を測定した。この時、電圧測定側の端子間に定電流バイアスを印加することでトンネル接合のバンド状態を変化させた。電圧測定端子のトンネル接合のスピン注入と検出がバイアスによってどのように変化するのかを、スピンバルブ信号の解析によっておこなった。解析のために、Feのスピンバンドを考慮したオリジナルな理論モデルを構築し、それにより導かれる解析式を実験結果にフィットした。広いバイアス領域において、理論と実験結果が整合し、モデルの妥当性を明らかとした。様々な解析を通して、磁気トンネル接合によるSiへのスピン注入物理の詳細を明らかとした。
|
