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半導体ベース・スピントロニクス素子の電子状態と電気伝導特性

半导体自旋电子器件的电子态和导电特性

基本信息

批准号：
20035015
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

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,半導体ベース・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。本年度は(1)Fe系ホイスラー合金と比べキュリー温度の高いCo系ホイスラー合金の電子状態・磁性の解明(九大・宮尾グループとの本特定領域内連携),(2)Fe/半導体/Fe接合における界面電子状態とスピン注入による磁気抵抗効果の解明(名大・井上グループとの共同研究),を行った。(1) に関しては,Co_3_xMn_xSi,Co_3_xMn_xGe,Co_3_xCr_xAlについてバルクの電子状態を第一原理バンド計算により調べた結果,Mn(あるいはCr)の組成xがx=1よりも小さくなると電子状態はハーフメタルでなくなることが明らかとなった。また,Co_2MnSi/Si接合の界面近傍ではCo_2MnSiの磁気モーメントが低下し電子状態はハーフメタルでなくなるものの,接合の配向や界面原子層の終端を工夫することで磁気モーメントの低下を抑制できることが明らかとなった。バルクおよび界面の電子状態の結果から,Co_2MnSi/Si(111)接合において高効率なスピン注入を実現するためには,全体としてはMn-richで界面近傍はSi-poorとなるよう組成変調すればよいと予想される。(2) に関しては,Fe/GaAs/Fe(001)ショットキー接合において磁気抵抗効果は印加バイアスに大きく依存すること,このバイアス依存性はショットキー・バリア内に形成される界面共鳴状態によって理解できることが明らかとなった。界面エンジニアリングによりショットキー・バリアの高さを調節することで,界面共鳴状態の形成されるエネルギーを制御し,より大きな磁気抵抗効果を得ることができると予想される。

The purpose of this study is to develop new functions of semiconductor MOSFET. This year, we conducted research on (1) the electronic state and magnetic properties of Fe-based alloys and high temperature Co-based alloys (Nine Miya-based alloys connected in this specific field), and (2) the electronic state and magnetic resistance effect of Fe/semiconductor/Fe interface (Joint research of Nanda Inoue). (1)Co_3_xMn_xSi, Co_3_xMn_xGe, Co_3_xCr_xAl are the electronic states of Mn(Cr),Mn(Cr) and Mn(Mn). In addition, near the interface of Co_2MnSi/Si junction, the magnetic field of Co_2MnSi is reduced to low electron state, and the orientation of Co_2MnSi/Si junction is reduced to low electron state. As a result of the electronic state of the Co_2MnSi/Si(111) interface, the high efficiency of the Co_2MnSi/Si(111) interface was investigated. (2)In this regard,Fe/GaAs/Fe(001) interface resonance states are formed due to the large dependence of Fe/GaAs/Fe(001) on the magnetic resistance of the interface. By adjusting the height of the interface, the formation of interface resonance can be controlled, and the effect of magnetic resistance can be achieved.