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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。

In this case, the calculation results of the current year's high performance and high magnetic resistance calculation results are shown in the table. The trial of the new model was started. The operation of the multi-value switch at room temperature was successful, and the NAND/OR switch at the same time was successful. The highest accumulated voltage in the past was 5mV, and the highest magnetic resistance ratio in the past was 0.96%. In the case of square and horizontal structures, the existence of parasitic resistance is not high enough to reduce the magnetic resistance ratio, and the shortest possible operation of parasitic resistance is possible. At present, the development stage of high-alignment insulation film after bonding is in progress, and the expectation of high-alignment insulation film operation is high in the next year.