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トポロジカル半金属を用いた高性能純スピン注入源の開発

使用拓扑非金属开发高性能纯自旋注入源

基本信息

批准号：
21J10066
负责人：
白倉孝典
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はYPtBiのデバイス応用を見据え、YPtBiの組成ずれがスピンホール効果に与える影響の評価と、配線工程に適合するための低温成膜技術開発を行った。トポロジカル材料はスピンホール効果の強さが組成変化に敏感であるため、デバイス間におけるばらつきの原因となりうる。そこで、Y、Pt、Biの同時スパッタリング法を用いてY/Pt組成比を系統的に変化させながら、YPtBiの結晶性およびスピンホール効果の強さを評価した。Y/Pt組成比が理想組成比1:1からずれるとアンチサイト等の欠陥が増加し、正孔密度が3×10^20 cm-3から最大5×10^22 cm-3まで増大した。一方、スピンホール効果の強さを示すスピンホール伝導率はY/Pt組成比に対してほぼ不変であった。これは、他のトポロジカル材料と異なり、YPtBiのフェルミ準位がディラック点から0.3～0.8 eVと大きく離れているためであると考えられる。次に、低温成膜手法の開発について述べる。高い結晶性と良好な界面を持つYPtBiを実現するためには600度での成膜が望ましい。一方、YPtBiを配線工程に適用するためには400℃以下で成膜する必要がある。しかし、YPtBiの成膜温度を600℃から300℃まで低下させると、スピンホール伝導率が0.84×10^5 h/4πe S/mから0.28×10^5 h/4πe S/mまで減少した。この原因として、基板に到達したスパッタ粒子のマイグレーションエネルギーが減少し、グレインサイズが縮小したことが考えられる。そこで、成膜圧力を2.0 Paから0.5 Paまで減少させ、基板に到達するスパッタ粒子の運動エネルギーを向上することでグレインサイズの増大を試みた。これにより、300℃でも600℃成膜時と同等以上の巨大なスピンホール伝導率0.89～1.4×10^5 h/4πe S/mを達成した。

This year, the YPtBi system is based on the data, and the YPtBi system is designed to improve the performance of low-temperature film-forming technology. The reason for the increase in the sensitivity of the material is not the same as that of the material. At the same time, X-ray, Y, Pt, Bi simultaneity testing methods are used to compare the performance of the system made up of Y/Pt. The results show that the performance of the system is significantly higher than that of YPtBi. The ideal component ratio of Y/Pt is higher than that of 1:1, the positive hole density is 3 × 10 ^ 20 cm-3, and the maximum is 5 × 10 ^ 22 cm-3. On the other hand, it is important to show that the rate of Y/Pt is higher than that of the other. Please tell me that you need to know that the material is not available, and that YPtBi is responsible for the alignment of the material. The point is 0.30.8 eV, and the temperature is low. The secondary and low temperature film-forming techniques are used to describe the characteristics of the film. The interface of high crystallinity and good crystallinity is very good, and the film is expected to form a thin film at 600 degrees Celsius in YPtBi. On the one hand, the YPtBi distribution project is required to form a film below 400C. The film-forming temperature of YPtBi film-forming temperature is 600C and 300C, and the film-forming temperature is low. The rate of film formation is 0.84 × 10 ^ 5 hm2, 4 π e Sigg, 0.28 × 10 ^ 5 hm2, 4 π e Sigg, less. The reason, the substrate, the particles, the particles, the reason, the substrate, the particle, the particle, the particle. The film-forming force is 2.0 Pa, 0.5 Pa, and the substrate is sensitive to the temperature of the particles. The formation time of the film at 300 ℃ and 600 ℃ is the same as that of the film at 300 ℃ and 600 ℃. The failure rate is 0.89% 1.4 × 10 ^ 5 hr and 4 π e Sago.