2022 年度研究成果報告書

有機ラジカル分子接合トランジスタの創成と巨大磁気抵抗効果の発現

研究課題

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研究課題/領域番号	20K21010
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	早川竜馬国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (90469768)
研究期間 (年度)	2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード	有機ラジカル / 巨大磁気抵抗効果 / トンネル接合 / スピントランジスタ
研究成果の概要	本研究課題では、実用的な分子スピントロニクスデバイスの実現に向けて、申請者が観測してきた有機ラジカル単分子接合における巨大磁気抵抗効果と分子を壊すことなく絶縁膜に内包したトンネルトランジスタを融合した新規縦型スピントランジスタを創生することを目的とした。有機ラジカル分子を2重トンネル接合に内包したトンネル接合素子を作製し、分子軌道を反映したトンネル電流を観測することに成功した。さらに、強磁場ではあるが7 Tにおいて分子スピンの効果によると考えられる300 ％の正の磁気抵抗効果を観測した。今後、上記トンネル接合をチャネル層に用いた縦型スピントランジスタへの展開が期待される。
自由記述の分野	分子エレクトロニクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究成果は、これまでナノギャップ電極やナノプローブを用いて形成されてきた単分子接合での磁気輸送特性に関する研究を高集積可能なシリコンデバイスの中で実現できたことに意義がある。また、近藤効果によるスピン検出に留まっていた有機ラジカル分子接合に関する研究に分子スピンによるトンネル伝導制御という新しい制御手法を示した点で意義がある。今後、分子がトンネル絶縁膜に内包されている利点を活かして、上記トンネル接合をチャネル層に用いた縦型スピントランジスタへ展開できれば、分子スピンと電界効果による多彩なトランジスタ制御が実現できると期待される。