| 研究課題/領域番号 |
25246020
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
浜屋 宏平 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 准教授 (90401281)
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| 研究分担者 |
斉藤 好昭 株式会社東芝研究開発センター, その他部局等, その他 (80393859)
澤野 憲太郎 東京都市大学, 工学部, 准教授 (90409376)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / MBE / 金属-半導体界面 |
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| 研究概要 |
昨年度は先ず，これまで終端原子同時蒸着法を用いてハーフメタル特性が予想されるCo2FeSiという金属上に高品質Ge薄膜を形成する技術を探索した．Fe3Si上では成功していた成長温度 (350℃~400℃)では、Geを上手く成長することができなかった．断面電子顕微鏡観察と元素分析を行なった結果，Co2FeSiがGe薄膜中に拡散し，界面層が形成されたり，Geの結晶化を阻害している様子が観測された．この不具合は，Geの結晶化を高い成長温度で促進しているために生じていると予想されたため，さらなる低温エピタキシーを探索することとした．そこで，ハーフメタル上にサーファクタント元素(Sn)を原子数層レベルで堆積し、Geの低温結晶化と二次元エピタキシャル成長を検討した．非常に興味深い事に、その効果は非常に大きく，Ge薄膜は200℃という極めて低温で結晶化し，ハーフメタル上であるにも関わらず２次元エピタキシャル成長することが判明した．
また，このように形成される低温Geチャネル層とハーフメタル下部電極の界面電気伝導を制御するため，先ずはGe薄膜へのドーピング効果を検討した．予備検討から，成長直後のGe薄膜はp型伝導を示すことが知られていたことから，今回はSbを同時蒸着ドーピングすることで，n型化を検討した．蒸着セルの温度を250℃から300℃へ変化させることでSbの蒸着量を制御することで，p型伝導からn型伝導への変化を観測することができたが，それと同時に，Ge薄膜の結晶性の劣化を生じた．この劣化の原因は，Sbの大量蒸着によって生じてしまう偏析の影響であると考えられるため，偏析を最小化し，効率よくn型化を実現するための新しい手法を検討する必要がある．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では，これまで開発して来た強磁性金属上への半導体ゲルマニウム(Ge)薄膜成長技術 [Cryst.Growth&Des.12,4703(2012)] を応用し，デバイス応用上必須であるシリコン(Si)基板上に，『強磁性金属/ゲルマニウムチャネル/強磁性金属』構造からなる縦型極短チャネルスピントランジスタを創製することを目的としている．
本年度は，提案書にある金属-Ge界面の電気伝導を制御する上で重要な点 (SbドーピングとSnサーファクタント)の研究を進めることができ，順調に成果につながる知見を得る事ができた．よって，概ね順調である．
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| 今後の研究の推進方策 |
ハーフメタルCo2FeSi上へのGe薄膜成長では、低温２次元エピタキシャル成長を実現するためのSn添加を利用することが有効であると判明した. 今後は，GeSnチャネル層の検討などにも着手する方が良いと考えられる．また，スピン伝導の観測を最優先するために，Ge中のSbドーピングを検討して来たが，上記の結果をふまえ，次年度からはGeSn中へのドーピングを検討するべきである．
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