半導体/強磁性体複合構造におけるスピン注入とそのデバイス応用に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14076213
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 山田 省二 北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 教授 (00262593)
• Keywords: 新狭ギャップヘテロ結合 / スピン注入電極 / スピントランジスタ / 分子線エピタキシ / 電子ビーム蒸着 / 2重バッファ構造

Research Abstract

本研究全体の目的は a)新狭ギャップヘテロ接合の開発、b)高効率スピン注入電極の実現、c)スピントランジスタの最適設計と素子作製、の3つである。初年度は特にa)b)に関連する内容として、分子線エピタキシ装置の改造(Sbクラッカーセルの導入、電子ビーム蒸着装置との真空結合など)と、InGaSb/InAlSbヘテロ接合成長に向けた予備実験を予定していた。15年3月時点での研究実績は以下の通りである。
1)MBE装置と真空結合する準備作業として電子ビーム蒸着装置の単独での立ち上げを進めた。真空系の立ち上げと基板搬送系の整備については終了した。現在4月末の結合作業に向け、イオンポンプと電子ビーム蒸着部の立ち上げを進めている。
2)もう一台のMBEについては、4月中にSbクラッカーセルの取り付けとイオンポンプの交換を行うべく準備を進めた。またこの間、3)クラッカーセルでない通常SbセルによるGaAs基板上GaSb、AlSb厚膜(~1μm)成長条件の最適化を進めた。その結果、。またIn(x)Al(1-x)Sb(x=0-0.8)ステップグレードバッファの成長条件の検討をSIMS測定/解析、及び最上層InSbの表面モホロジー解析、X線回折及びHall測定により進めた。その結果、バッファ各層の膜厚平均100nmのとき、300Kでの電子移動度5.8x105cm2/Vsecを得た。この値はバッファ層を用いないで直接GaAs基板の上に成長したInSb薄膜での最高値にほぼ等しい。このことはAlSb+InAlSb graded bufferという2重バッファ構造が極めて有望であることを示唆する。ただし、InGaSb/InAlSbヘテロ接合2次元電子ガスのスピン軌道相互作用についての第1原理バンド計算に関しては検討を継続中である。

Research Products

• [Publications] Y.Sato, S.Gozu, T.Kita, S.Yamada: "Study for realization of spin-polarized field effect transistor"PHYSICA E. 12. 399-402 (2002)
• [Publications] T.Kita, S.Gozu, Y.Sato, S.Yamada: "Observation of e2/h conductance steps in a side-gate point contact on InGaAs/InAlAs heterostructure"Journal of Superconductivity. 15. (2003)
• [Publications] T.Ochiai, T.Tsuchiya, S.Yamada: "Zero-magnetic-field spin splitting of conduction subband in InGaAs/InAlAs and GaAs/AlGaAs quantum wells"Journal of Superconductivity. 15. (2003)