強磁性合金上へのシリコンゲルマニウム単結晶成長と縦型スピン素子への応用

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22686003
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 浜屋 宏平 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 准教授 (90401281)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: エピタキシャル成長 / ポストCMOS / スピントランジスタ

研究概要

強磁性ホイスラー合金Fe_3Si(111)面とIV 族半導体Ge(111)面の原子マッチングが極めて良好であることに着眼し,低温MBE 法を利用して,界面異種反応の究極的低減を実現することで,Ge薄膜をFe_3Si 上にエピタキシャル成長する革新的技術を開発した.これにより,Fe_3Si/Ge/Fe_3Siからなる全単結晶縦型スピン伝導素子を実現する基盤技術が構築され,『極短チャネル化』や『3 次元高集積化』を期待させる縦型半導体スピンデバイス実現の可能性が示された.

研究成果

• [雑誌論文] An ultra thin buffer layer for Ge epitaxial growth on Si (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kawano, S. Yamada, K. Tanikawa, K. Sawano, M. Miyao, and K. Hamaya
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: vol. 102 ページ: 121908-1-3
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.4798659
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room-temperature structural ordering of a Heusler-compound Fe_3Si (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamada, J. Sagar, S. Honda, L. Lari, G. Takemoto, H. Itoh, A. Hirohata, K. Mibu, M. Miyao, K. Hamaya
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: vol. 84 ページ: 174406-1-7
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.86.174406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomically controlled epitaxial growth of single-crystalline germanium films on a metallic silicide (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamada, K. Tanikawa, M. Miyao, and K. Hamaya
  • 雑誌名: CrystalGrowth & Design 巻: vol. 12 ページ: 4703-4707
  • DOI: DOI:10.1021/cg300791w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of Fermi Level Pinning at Metal/Germanium Interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kasahara, S. Yamada, K. Sawano, M. Miyao, and K. Hamaya
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: vol. 84 ページ: 205301-1-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.205301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local structural ordering in low-temperature-grown epitaxial Fe_<3+x>Si_<1-x> films on Ge(111) (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Hamaya, T. Murakami, S. Yamada, K. Mibu, and M. Miyao
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: vol. 83 ページ: 144411-1-7
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.144411
  • 査読あり
• [学会発表] SiGe spintronics with single-crystalline ferromagnetic Schottky-tunnel contacts (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Hamaya, S. Yamada, and M. Miyao
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii(invited)
  • 年月日: 20121007-12
• [学会発表] 強磁性金属上への単結晶Ge薄膜の高品質成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河野 慎, 山田晋也, 谷川昂平, 宮尾正信, 浜屋宏平
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議, NCCG-42, 11aD02
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-11-11
• [学会発表] Atomically controlled heteroepitaxy of a single-crystalline germanium film on a metallic silicide (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamada, M. Kawano, K. Tanikawa, M. Miyao, and K. Hamaya
  • 学会等名: SSDM2012, C-5-3
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] 原子層制御分子線エピタキシーによる金属上への単結晶Ge薄膜の成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田晋也,谷川昂平,宮尾正信,浜屋宏平
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Marked suppression of the Fermi-level pininng at atomically matched Fe_3Si/p-Ge(111) contacts (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kasahara, S. Yamada, M. Miyao and K. Hamaya
  • 学会等名: 2011 International Conference on. Solid State Devices and Materials, SSDM 2011, E5-3
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2011-09-29
• [備考]
  • URL: http://nano.ed.kyushu-u.ac.jp/~hamaya_lab/index.html