SiスピンMOSFETの実現を可能とする低界面抵抗構造の創製

创建低界面电阻结构，实现硅自旋 MOSFET

• 批准号: 21K14213
• 负责人: 石川 瑞恵
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K14213/
• 关键词: SiスピンMOSFET; スピン伝導; ホイスラー合金; 界面抵抗

新しい動作原理に基づくシリコン(Si)スピン電界効果トランジスタ(SiスピンMOSFET)は，近年進展が目覚ましいIoT(Internet of Things : モノのインターネット)技術を支える電子機器の更なる小型化・高速化・低消費電力化への貢献が期待できる，極めて重要な新型半導体デバイスである．SiスピンMOSFETの実現には，Siへのスピン注入技術が最重要課題である．本研究では，これまでのSiスピンMOSFETの研究で得られた知見に基づき，スピン信号の低減を招く界面抵抗に着目し，低界面抵抗構造を創製することにより，スピン信号強度を増大させることを目的とする．昨年度は低界面抵抗構造の形成に必要な高濃度Si層の作製を実施し，高濃度n型Si層において，作製時に行うアニール温度によって表面粗さが変化していることを明らかにした．一方，高濃度p型Si層においては表面にボイドが発生してしまい，作製条件を最適化することができていなかった。そこで今年度は，高濃度p型Si層の作製条件を見直し，基板表面にボイドが発生しない方法を見出し，高濃度n型Si層と同程度の表面粗さを有する高濃度p型Si層の作製に成功した．来年度は，これらの高濃度Si層を用いてスピン信号素子を作製していく予定である。また，昨年度未着手であった高濃度Si上へのCoFeB/極薄MgO積層膜の結晶成長について，故障していたスパッタリング装置を修理し，CoFeB層とMgO層について成膜条件出しを行った．さらに，遅延していたスピン信号測定器の立上げも行った。装置の組立ておよび測定プログラムの作成は完了したが，測定器に使用する部品が半導体不足の影響で大幅に納品が遅れてしまい、完成には至っていない．来年度は早々にスピン信号測定器を立上げ，これまでの結果を集約させ低界面抵抗構造でのスピン信号の評価を行っていく予定である．

New し い movement theory に base づ く シ リ コ ン (Si) ス ピ ン electricity industry working fruit ト ラ ン ジ ス タ (Si ス ピ ン MOSFET) は, recent progress が mesh 覚 ま し い IoT (Internet of Things: モ ノ の イ ン タ ー ネ ッ ト) technology を え る electronic machine の more な る miniaturization, high speed, low power consumption へ の contribution が expect で き る, extremely め て important な new semiconductor デ バ イ ス で あ る. The most important topic of Siスピ <e:1> MOSFET <s:1> implementation に に, Siへ <s:1> スピ <s:1> injection technology が である. This study で は, こ れ ま で の Si ス ピ ン MOSFET の study で ら れ た knowledge に base づ き, ス ピ ン low signal の を recruit く interface resistance reduction に mesh し, low interfacial resistance structure を created す る こ と に よ り, ス ピ ン signal strength を raised large さ せ る こ と を purpose と す る. Yesterday's annual は low interfacial resistance structure の の に な necessary high concentrations of Si layer formation system を be し, high concentration of n-type Si layer に お い て, make system line に う ア ニ ー ル temperature に よ っ て surface coarse さ が variations change し て い る こ と を Ming ら か に し た. Layer, high concentration of p-type Si に お い て は surface に ボ イ ド が 発 raw し て し ま い, optimal conditions for system を す る こ と が で き て い な か っ た. そ こ で our は, high concentration of p-type Si layer の を see straight し system conditions, substrate surface に ボ イ ド が 発 raw し な い method を see し, high concentration of n-type Si layer と with surface coarse degree の さ を have す る に success the high concentration of p-type Si layer の cropping し た. In the coming year, を, である れら れら <s:1> high-concentration Si layer を was prepared with を てスピ てスピ <s:1> signpheromones を, and <s:1> て く く く was fixed である. ま た, last year did not start で あ っ た high concentration on Si へ の CoFeB/thin MgO style の laminated membrane crystallization growth に つ い て, fault し て い た ス パ ッ タ リ ン グ device を repair し CoFeB layer と MgO style layer に つ い て film-forming condition the し を line っ た. Youdaoplaceholder0, 遅 extend the <s:1> て て たスピ たスピ たスピ った った row った over the <s:1> signal detector った. Device の assemblage て お よ び determination プ ロ グ ラ ム の done finished は し た が, meter に use す る insufficient part が semiconductor の で に sharply, product が 遅 れ て し ま い, complete に は to っ て い な い. To annual は early 々 に ス ピ ン signal tester げ を stand, こ れ ま で の results を intensive さ せ low interfacial resistance structure で の ス ピ の review 価 ン signal line を っ て い く designated で あ る.

项目成果

SiスピンMOSFETの実現に向けた高規則度ホイスラー合金Co2MnSnの作製

用于实现硅自旋 MOSFET 的高度有序 Heusler 合金 Co2MnSn 的制造

• 发表时间: 2023
• 作者: 山岸大紀;玉貫海渡;石川瑞恵
• 通讯作者: 石川瑞恵

SiスピンMOSFETの実現に向けた高規則度ホイスラー合金/CoFe強磁性体電極の作製

用于实现硅自旋MOSFET的高度有序Heusler合金/CoFe铁磁电极的制造

• 发表时间: 2023
• 作者: 林龍哉;半澤圭悟;石川瑞恵
• 通讯作者: 石川瑞恵

半導体スピン素子のための高濃度p型Si層の作製

用于半导体自旋器件的高浓度p型硅层的制备

• 发表时间: 2023
• 作者: 渡部陸矢;竹田直樹;春谷慶太朗;高橋宏輔;上谷幸治郎;常安翔太;佐藤利文;石川 瑞恵
• 通讯作者: 石川 瑞恵

半導体スピン素子のための高濃度Si層の作製

用于半导体自旋器件的高浓度硅层的制备

• 发表时间: 2022
• 作者: Rikuya Watanabe;Naoki Takeda;Keitaro Kasuya;Kosuke Takahashi;Kojiro Uetani;Shota Tsuneyasu;Toshifumi Satoh;石川 瑞恵
• 通讯作者: 石川 瑞恵