強磁性単電子トランジスタ技術の研究開発

铁磁单电子晶体管技术研发

• 批准号: 14750042
• 负责人: 白樫 淳一
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Akita Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750042/
• 关键词: 強磁性単電子トランジスタ; 強磁性金属; 絶縁体接合ダイオード; トンネル磁気抵抗効果; 走査型プローブ顕微鏡; ナノテクノロジー; 超微細加工技術; 操作型プローブ顕微鏡

本研究課題では、情報通信技術の高度化を達成するための次世代メモリ素子技術の基礎となる、新しい基本3端子素子の開発を目的としている。具体的には、単電子デバイスの利点(単電子帯電効果(電荷)→超低消費電力性)と、磁気記録の利点(スピン依存トンネル効果(スピン)→不揮発性)を組み合わせた、これまでにない新しい素子機能を有する基本3端子素子である強磁性単電子トランジスタ(Ferromagnetic single-electron transistor : FMSET)の提案・開発と、それを用いた新しい高性能磁気メモリシステムの確立を目指している。強磁性単電子系メモリ素子では高集積化においても低消費電力で不揮発な、いわば現在のHDDとDRAMとを融合させたような、新しいメモリシステムを実現できる可能性を秘めている。4種類の変調ゲート構造を有する強磁性単電子トランジスタファミリーの提案と動作特性の理論解析を行った。これら素子群の作製技術として、走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いた超微細ナノ加工技術を強磁性金属材料へ世界で初めて適用し、強磁性金属(FM)/酸化物(I)系超微細トンネル接合の作製技術を確立した。本手法をNi及びFe系FM/I/FMダイオードや容量結合型FMSETの作製へ適用し、動作特性の観測に成功した。また、磁気を利用した高性能磁気メモリシステムの基本素子となるRC結合型FMSETメモリ素子の提案を行い、そのメモリ動作特性を明らかにした。以上の結果から、FMSETファミリーの電気的・磁気的な特徴が明らかとなり、それを用いた高性能磁気メモリシステム実現への指針が得られた。

This research project aims to realize the advancement of information and communication technology, and to develop the basic and new elements of next-generation communication technology. Specific information, information (Electron-electric effect (charge)→ ultra-low power consumption) and magnetic recording advantages (Dependency)→ Non-volatility) Combination of basic 3-terminal elements with new element functions. Ferromagnetic element.(Ferromagnetic single-electron transistor : FMSET) Ferromagnetic electronic systems have high integration, low power consumption, and the possibility of integrating HDD and DRAM. 4. Theoretical analysis of ferromagnetic structure and behavior The fabrication technology of ferromagnetic metal (FM)/acid (I) ultra-fine joint has been established for the first time in the world. This method is applicable to the manufacture of Ni and Fe based FM/I/FM systems and the measurement of their operating characteristics is successful. The use of magnetic energy for high-performance magnetic energy for the basic elements of the RC combined FMSET for the basic elements of the proposed line, the characteristics of the operation of the system The above results show that FMSET has a high performance magnetic field performance.

项目成果

Y.Takemura, S.Kidaka, K.Watanabe, Y.Nasu, T.Yamada, J.Shirakashi: "Applied Voltage Dependence in Nano-oxidation of Ferromagnetic Thin Films Using Atomic Force Microscope"J.Appl.Phys.. 93. 7346-7348 (2003)

Y.Takemura、S.Kidaka、K.Watanabe、Y.Nasu、T.Yamada、J.Shirakashi：“使用原子力显微镜实现铁磁薄膜纳米氧化中的应用电压依赖性”J.Appl.Phys.. 93。

J.Shirakashi, Y.Takemura: "RC-Coupled Ferromagnetic Single-Electron Transistors"J.Appl.Phys.. 93. 6873-6875 (2003)

J.Shirakashi、Y.Takemura：“RC 耦​​合铁磁单电子晶体管”J.Appl.Phys.. 93. 6873-6875 (2003)