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

• 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

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。

シ リ コ ン を チ ャ ネ ル と す る ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ を high-performance し て い く こ と を purpose と し て, when the annual は ス ピ ン flow を with い た の calculus circuit function and び horizontal type ス ピ ン チ ャ ネ ル を have す る ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ の performance up を refers す と と も に magnetic 気 resistance, high い を be presently し て い く た め に チ ャ ネ ル long Short を く す る こ と が have sharper で あ る と の モ デ ル results を ベ ー ス に, チ ャ ネ ル を horizontal type か た 縦 type に - more し た form で の シ リ コ ン ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ の attempt を start し た. Calculus に masato し て は more numerical change デ バ イ ス の room temperature action に し success, at the same time for え に NAND/OR cut り の try son may な logical calculus element に も successful し た. Horizontal type ス ピ ン チ ャ ネ ル を have す る ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ の attempt に つ い て は, past the highest の ス ピ ン accumulation electric 圧 で あ る 5 mv と, past the highest の magnetic 気 resistance than 0.96% を be presently す る こ と が で き た. Side, horizontal type チ ャ ネ ル の occasions, parasitic resistance の is が ど う し て も magnetic 気 resistance than under を げ る reason と な っ て し ま う た め, shortest で degree of 5 nm の short チ ャ ネ ル ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ の cropping が may と な る 縦 type structure の tried to beg も 検 began し た. Now, プ ロ セ ス open 発 Duan Jie で あ る が, シ リ コ ン layer の ウ ェ ハ ー ボ ン デ ィ ン グ や, stick り わ せ の high match to never try film after growth な ど の elements technology open 発 は suitable adjustable に into ん で お り, annual to の 縦 type ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ action へ の expect high が ま る condition に な っ て い る.

项目成果

Estimation of spin drift velocity considering effective magnetic field due to Rashba SOI in silicon spin MOSFET

考虑硅自旋 MOSFET 中 Rashba SOI 产生的有效磁场的自旋漂移速度估计

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Inoue;M. Shiraishi;Y. Ando;R. Ohshima;E. Shigematsu;H. Koike
• 通讯作者: H. Koike