縦型スピンデバイスに向けた(111)B上MnAs/III-V/MnAsヘテロ構造

用于垂直自旋器件的 (111)B 上的 MnAs/III-V/MnAs 异质结构

• 批准号: 21K04173
• 负责人: 赤堀 誠志
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04173/
• 关键词: 分子線エピタキシー; MnAs; InAs; 縦型ゲートオールアラウンド

半導体デバイス分野では高機能化・高集積化のため、縦型ゲートオールアラウンドFET(GAA-FET)が近年検討されている。スピンデバイスについても縦型GAAの検討は重要と考えられる。そこで本研究では、表面・基板側ともに強磁性体MnAsを有し、その間にIII-V半導体が挿入されたMnAs/III-V/MnAsヘテロ構造の結晶成長を行い、成長条件や膜厚・層構造に対する構造評価や電気・磁気特性評価を系統的に行う。さらに、それらヘテロ構造を利用して、縦型スピンデバイス作製技術の確立とデバイス特性評価を行い、特に縦型・短チャネル化によるスピン緩和抑制について検証する。以上を本研究の目的としている。今年度は、昨年度の進捗が十分でなかった、MnAs/InAs/MnAsヘテロ構造の分子線エピタキシー(MBE)成長条件の確立と、縦型スピンデバイスプロセス条件の確立を進め、さらにGAAのない2端子の縦型スピンバルブ素子の作製を行う予定であった。MBEを用いてGaAs(111)B上にMnAsを250℃程度の低温で成長し、その上に1000 nm厚のInAs薄膜と表面側MnAsの連続成長を達成することはできた。しかしながら、準備を進めていたInAsのマイグレーション促進成長については、担当した大学院生の実力不足やMBE装置の不具合により、実施に至らなかった。デバイスプロセス条件の確立については、担当予定だった大学院生の入学がコロナ禍のため遅れた他、ポスト構造の周囲を被覆するための原子層堆積（ALD）装置について、供給制御系の故障、バルブおよびポンプの破損、原料枯渇などが今年度相次ぎ、計画的な研究ができなかった。このこともあり、昨年に引き続き、スピンオングラス(SOG)材料を用いた埋め込みの検討には至らなかった。

Semiconductor devices are highly functional, highly integrated, and highly versatile FET(GAA-FET) devices are currently under discussion. A study of the importance of GAA In this study, the crystal growth of MnAs/III-V/MnAs structure, growth conditions, film thickness, layer structure, structure evaluation, electrical and magnetic properties evaluation system were studied. In this paper, the use of different types of structures, the establishment of different types of operation technology, the evaluation of different types of characteristics, the development of different types of short-term structures, the mitigation of different types of operation technology, and the evaluation of different types of short-term structures are discussed. The purpose of this study is to achieve the above goals. This year's progress is very different from last year's. The molecular line of MnAs/InAs/MnAs structure is very different from that of MBE. The growth condition of MnAs/InAs/MnAs structure is very different from that of MBE. The operation of MnAs/InAs/MnAs structure is very different from that of MBE. The growth of MnAs on GaAs(111)B at a low temperature of about 250℃ was achieved by MBE, and the growth of MnAs on the surface of GaAs (111) B was achieved by InAs thin films with a thickness of 1000 nm. InAs are prepared for growth and development, and under-performing MBE devices are not available for implementation. The establishment of the conditions for admission to university students, the failure of the atomic layer deposition (ALD) device, the failure of the supply control system, the damage of the raw material, the annual phase, and the planned research are all required. This is the first time that I've ever been to a school.

项目成果

Fabrication of Josephson junctions by single line etching of Nb thin films utilizing nitrogen-gas-field ion-source focused ion beam

利用氮气场离子源聚焦离子束单线蚀刻铌薄膜制造约瑟夫森结

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac2ab4
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Sudo Shinya;Akabori Masashi;Uno Munenori
• 通讯作者: Uno Munenori

Lattice relaxation around heterointerfaces in MnAs/GaAs/InAs/GaAs(111)B grown by molecular beam epitaxy

分子束外延生长的 MnAs/GaAs/InAs/GaAs(111)B 异质界面周围的晶格弛豫

• 发表时间: 2021
• 作者: W. Kanetsuka;M. Akabori;T. Chen;Y. Oshima
• 通讯作者: Y. Oshima

Growth and Structural Properties of Low-temperature grown InAs/MnAs Hybrid Structure on GaAs (111)B

GaAs (111)B 上低温生长 InAs/MnAs 混合结构的生长和结构特性

• 发表时间: 2023
• 作者: Md Tauhidul Islam;Masashi Akabori
• 通讯作者: Masashi Akabori

Tailoring Magnetic Domains and Magnetization Switching in CoFe Nanolayer Patterns with Their Thickness and Aspect Ratio on GaAs (001) Substrate

利用 GaAs (001) 基板上的厚度和纵横比定制 CoFe 纳米层图案中的磁畴和磁化开关

• DOI: 10.1002/pssb.202100519
• 发表时间: 2022
• 期刊: physica status solidi (b)
• 作者: Teramoto Keigo;Horiguchi Ryoma;Dai Wei;Adachi Yusuke;Akabori Masashi;Hara Shinjiro
• 通讯作者: Hara Shinjiro

Low Temperature Growth of InAs on GaAs (111)B

GaAs (111)B 上 InAs 的低温生长

• 发表时间: 2022
• 作者: Md Tauhidul Islam;Masashi Akabori
• 通讯作者: Masashi Akabori