Creation of high-performance Si-based spin transistors and development of their spin calculation functions

高性能硅基自旋晶体管的创建及其自旋计算功能的开发

基本信息

批准号：
21H04561
负责人：
白石誠司
金额：
$ 23.38万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04561/
关键词：
スピン流シリコンスピントランジスタ

项目摘要

シリコンをチャネルとするスピントランジスタを高性能化していくことを目的として、当該年度はスピン流を用いた演算回路の多機能化及び横型スピンチャネルを有するスピントランジスタの性能向上を目指すとともに、高い磁気抵抗を実現していくためにチャネル長を短くすることが有効であるとのモデル計算結果をベースに、チャネルを横型かた縦型に変更した形でのシリコンスピントランジスタの試作を開始した。演算に関しては多値化デバイスの室温動作に成功し、同時にNAND/OR切り替え可能な論理演算素子の試作にも成功した。横型スピンチャネルを有するスピントランジスタの試作については、過去最高のスピン蓄積電圧である5mVと、過去最高の磁気抵抗比0.96%を実現することができた。一方、横型チャネルの場合、寄生抵抗の存在がどうしても磁気抵抗比を下げる原因となってしまうため、最短で5nm程度の短チャネルスピントランジスタの作製が可能となる縦型構造の試作検討も開始した。現在、プロセス開発段階であるが、シリコン層のウェハーボンディングや、貼り合わせ後の高配向絶縁膜成長などの要素技術開発は順調に進んでおり、次年度以降の縦型スピントランジスタ動作への期待が高まる状況になっている。

为了在这个财政年度提高旋转晶体管的性能，我们的目的是使用自旋电流来增加多功能操作电路，并改善具有水平自旋通道的自旋晶体管的性能，并且还开始了基于水平和垂直频道的原型硅旋转式，基于水平和垂直频道，基于水平和垂直频道，基于模型的井井有条，以实现该通道，以实现该通道，以实现该通道的井井有条，从而可以实现有效的效果。关于计算，它在多价值设备的室温运行中取得了成功，与此同时，它也成功地创建了可以在NAND/OR之间切换的原型逻辑操作元素。对于具有侧向自旋通道的原型自旋晶体管，我们能够达到创纪录的5MV自旋积累电压，并且创纪录的高磁倍率比为0.96％。另一方面，在水平通道的情况下，寄生抗性的存在不可避免地会导致磁路比的降低，因此，我们还开始研究一种原型的垂直结构，该原型垂直结构允许最早制造大约5 nm的短通道旋转晶体管。目前，在过程开发阶段，元素技术的开发，例如硅层的晶圆粘结以及粘结后高度定向的绝缘膜的增长稳步发展，并且从明年开始垂直旋转晶体管操作的期望也在增加。