| 研究課題/領域番号 |
26630153
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
菅原 聡 東京工業大学, 像情報工学研究所, 准教授 (40282842)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / スピンデバイス / 非局所デバイス / スピン蓄積効果 / スピン注入源 |
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| 研究実績の概要 |
スピン機能とCMOSをデバイスレベルで融合するためには，Siへのスピン注入技術の確立が必須である．本研究課題では，スピン蓄積法や非局所法におけるHanle効果の正確な定式化・モデリングを行い，スピン注入を定量的に評価・解析できる方法を開発する．従来の解析方法はスピン偏極キャリアの拡散伝導に基づいているが，本研究課題では，ドリフト伝導下のスピン偏極キャリアに拡張する．本年度は，電界によるスピン偏極キャリアのドリフト加速を利用した電界アシスト4端子非局所法の提案を行い，その定式化・解析を行った．通常の非局所法ではHanle 効果特有の振動構造を観測することは困難であるが，この方法を用いることで，Hanle 効果の振動構造を強い強度で観測できることがわかった．また，この提案の方法では，電界強度を適切に選ぶことによって，デバイスの電極幅によるdephaseの影響を実質的に無視できることもわかった．正確にHanle効果の周期構造を評価できるデバイスの設計法（電界強度，チャネル長，電極幅）についても確立した．さらに，本デバイスを実現するため，Siチャネルへのスピン注入についても検討を行った．ラジカル酸化とラジカル酸素アニールによって高品質CoFe/MgO/Siトンネル接合の作製を実現した．このトンネル接合をスピン注入源とする3端子スピン蓄積デバイスの作製を行い，スピン蓄積信号の観測に成功した．得られた信号をSチャネルへのスピン注入成分とトラップによる成分とに分離する方法を開発し，今回，得られた結果から，Siチャネルへのスピン注入を実証した．
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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
電界アシスト4端子非局所法によるスピン伝導を解析し，本デバイスの設計指針を確立した．また，高品質CoFe/MgO/Siスピン注入源の実現し，Siチャネルへ注入したスピンのHanle効果の観測に成功した．さらに，観測したHnale効果信号の解析法を確立し，Siチャネルへのスピン注入を実証した．
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| 今後の研究の推進方策 |
新材料の導入による強磁性電極の仕事関数制御とトンネルバリア高さ制御を行い，次いで，これらの結果を踏まえて，スピン蓄積デバイスや電界アシスト4端子デバイスの設計と作製する．作製したデバイスの評価から，スピン注入・伝導の評価を行う．
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