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Siベース・スピントロニクス素子の電子状態とスピン依存伝導現象の理論

硅基自旋电子器件中的电子态理论和自旋相关传导现象

基本信息

批准号：
19026006
负责人：
伊藤博介
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19026006/
关键词：
スピンエレクトロニクス計算物理半導体物性磁性

项目摘要

本研究の目的は,スケーリング則の枠を超えた新機能デバイスとして,半導体べース・スピントロニクス素子(スピンMOSFET,スピントランジスタ)を開発することである。これらの素子は,既存の半導体テクノロジーでは実現不可能なデバイス(再構成可能な論理回路や高密度不揮発性メモリ等)への応用が期待されている。本年度は,Fe/半導体(100)接合および強磁性シリサイド/Ge(111)接合について,電子状態・磁性およびスピン依存伝導現象を調べた。得られた主な成果は以下の通りである。1.Fe/半導体(100)接合:Fe/Si接合について第一原理計算により電子状態を調べた。シリサイドが形成されないエピタキシャルな接合の場合には,界面Feは1.5から2.8[ボーア磁子/原子]の磁気モーメントを持つことが明らかとなった。また,得られた電子状態を用いてFe/n-Si接合の電流を計算したところ,高スピン偏極電流が得られた。また,この結果はFe/MgOトンネル接合の場合と同様に,ブロッホ波の対称性(Δ1バンド)によって理解できることも明らかとなった。2.強磁性シリサイド/Ge(111)接合:DO3型構造のFe3SiおよびCo3Siに対して電子状態を計算した。(111)配向の接合を考えた場合,Geの伝導帯下端はΛ1バンドである。Fe3Siの場合には,Λ1バンドはハーフメタル的な電子状態にはなっていない。一方,Co3Siの場合には,Λ1バンドはほぼハーフメタル的となっていることがわかった。このことから,エピタキシャルなCo3Si/Ge(111)接合を作成することができれば,Fe3Siを用いた場合よりも,より高いスピン偏極率の電流,あるいはより大きな磁気抵抗効果が得られると予想される。

The purpose of this study is to develop new functions of semiconductor MOSFET, semiconductor transistor. The elements of the existing semiconductor technology can not be used to replace the existing semiconductor technology (reconstitute the possible logic circuit, high density non-volatile, etc.). This year, the Fe/semiconductor (100) junction and ferromagnetic junction/Ge(111) junction were modified, and the electronic state, magnetic state and conduction dependent phenomena were also modified. The main result is that 1. Fe/Semiconductor (100) Bonding:Fe/Si Bonding: First Principles Calculation: Electronic State Adjustment. In the case of joint, the interface Fe is 1.5 to 2.8[magnetic particle/atom] and the magnetic field is maintained. The electron state is obtained by calculating the Fe/n-Si junction current. The results show that the Fe/MgO bond has the same symmetry as the Fe/MgO bond. 2. Ferromagnetism: Fe3Si and Co3Si in DO3-type structure (111)In the case of alignment and junction, the lower end of Ge conduction band is opposite to 1. In the case of Fe3Si, the electron state of Fe3Si is not changed. On the other hand,Co3Si field combination is opposite,<$1 ⁄ 2 ⁄Co3Si/Ge(111) junction is made in the case of Fe3Si, the polarization rate of current is high, and the magnetic resistance is high.