2008 Fiscal Year Annual Research Report
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18106007
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 雅明 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大矢 忍 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (20401143)
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| Keywords | スピン / リコンフイギャラブル / スピントラジスタ / スピンMOSFET / 強磁性半導体 / GaMnAs / MnAs / スピン起電力 |
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| Research Abstract |
前年度につづき、リコンフイギャラブル・ナノスピンデバイス作製のための材料形成および物性機能の制御を目指した基礎研究を行った。特に、リコンフイギャラブル・ナノスピンデバイスの構成要素である、IV族およびIII-V族ベースの磁性半導体、半導体と整合性の良い強磁性金属材料開発、およびデバイスプロセスの研究を中心に行った。
(1)MOS型スピントランジスタに向けた材料およびプロセス技術 MOS型ピントランジスタ(スピンMOSFET)の試作に向けて、シリコン系半導体(Si, Ge, SiGeなどのIV族半導体)と整合性の良い材料を探索し、強磁性金属MnAsおよびFe-Siをソース・ドレインにもつスピンMOSFET構造を作製した。このデバイスで良好なトランジスタ動作を示した。磁場印加のもとでソース・ドレイン間の抵抗(電流)を測定し、低温でスピン注入と思われるスピンバルブ効果を観測した。さらに非局所測定用のデバイスを作製した。
(2)III-V族強磁性半導体へテロ構造の形成、強磁性転移温度の高温化とそのスピン制御 Mnを高濃度に添加(20%以上)したInGaMnAsを低温MBE法により作製し、最高で300Kを超える強磁性転移温度を観測した。Mn-デルタドープGaAs/Be-doped AlGaAsから成るp型選択ドープへテロ構造の作製を行い、磁気異方性を明らかにした。強磁性半導体GaMnAsを量子井戸とする2重障壁強磁性トンネル接合を形成し、トンネル磁気抵抗効果が共鳴トンネル効果により増大されること、量子準位を3端子電極で制御できることを示した。接合型3端子スピントランジスタを作製し、基本動作(磁気抵抗効果とトランジスタ動作)を観測した。
(3)III-V半導体:MnAsグラニュラー材料による単電子スピン伝導とその応用 III-V半導体中にMnAsナノクラスターを埋め込んだ単結晶グラニュラー材料およびそのヘテロ構造の形成とその物性機能の探索研究を行った。特に、閃亜鉛鉱型MnAs微粒子を含む強磁性トンネル接合を形成し、静磁場で起電力が発生すること(スピン起電力)を観測した。
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