ハーフメタル・ナノスピントランジスタの開発

半金属纳米自旋晶体管的研制

• 批准号: 18710090
• 负责人: 大兼 幹彦
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18710090/
• 关键词: ハーフメタル; Co_2MnSiホイスラー合金; TMR素子; スピントランジスタ; 微細加工; 不揮発性; バンドギャップ; 単結晶

1.ホイスラ合金を用いた高TMR素子の作製これまでは,アモルファス構造のA1-Oを絶縁層として用いていたが,今年度は,結晶質のMgOを絶縁層に用いたCo_2MnSi/MgO/CoFe-TMR素子において,前年度を上回る,217%(室温),753%(低温)のTMR比を観測することに成功した.観測したTMR比はホイスラー合金を電極に用いたTMR素子において世界最高の値である.また,コンダクタンス特性の測定結果から,コヒーレントトンネリングが巨大TMR比の起源であることが示唆された。2.ハーフメタル・スピントランジスタへの微細加工作製したCo_2MnSi/MgO/Co_2MnSiTMR素子を前年度に確立した微細加工プロセスを用いてトランジスタ形状に微細加工した.加工後のTMR比は低温で270%であり,加工によるダメージがほとんどないことが分かった.さらに,ゲート電圧を印加して,ソース-ドレイン間の電流-電圧特性を測定した結果,ハーフメタルギャップエネルギー(〜150mV)以上のゲート電圧を加えると,ソース・ドレイン電流が大きく変化する現象が観測された.この動作は,考案当初に期待していたものと同様であり,ハーフメタルを用いたスピントランジスタ動作を初めて実証したものである.3.ハーフメタル・スピントランジスタの高性能化のためのホイスラー合金材料探索これまでに開発を行なってきたCo_2MnSi組成に加えて,今年度は,Co_2FeSi,Co_2CrSiの開発を行なった.その結果,前年度まで開発を進めていたCo_2MnSiを用いたTMR素子が最も高性能であることを明らかにした.

1. ホ イ ス を ラ alloy with い た high の son TMR element system こ れ ま で は, ア モ ル フ ァ ス tectonic の A1 - O を never try layer と し て in い て い た が, our は, crystalline の MgO style に を never try layer with い た Co_2MnSi/MgO style/CoFe - TMR element child に お い て, before the annual を る last time, 217% (room temperature), 7 53%(low temperature) <s:1> TMR was more successful than を観 measurement する とに とに とに た. 観 measuring し た TMR than は ホ イ ス ラ に を ー alloy electrode with い た TMR element child に お い て on the world's tallest の numerical で あ る. ま た, コ ン ダ ク タ ン ス features の determination results か ら, コ ヒ ー レ ン ト ト ン ネ リ ン グ が huge TMR than の origin で あ る こ と が in stopping さ れ た. 2. ハ ー フ メ タ ル · ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ へ の imperceptible add duty し た Co_2MnSi/MgO style/Co_2MnSiTMR before annual に establish child を し た microfabrication プ ロ セ ス を with い て ト ラ ン ジ ス タ shape に microfabrication し た. Processed の TMR than 270% で は cryogenic で あ り, processing に よ る ダ メ ー ジ が ほ と ん ど な い こ と が points か っ た. さ ら に, ゲ ー ト electric 圧 を Inca し て, ソ ー ス - ド レ イ ン の current - electric 圧 characteristic between を determination し た results, ハ ー フ メ タ ル ギ ャ ッ プ エ ネ ル ギ ー (~ 150 mv) above の ゲ ー ト electric 圧 を plus え る と , ソ ー ス · ド レ イ ン current が き く variations change す る phenomenon が 観 measuring さ れ た. こ の は, test case at the beginning に expect し て い た も の と with others で あ り, ハ ー フ メ タ ル を with い た ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ early action を め て card be し た も の で あ る. 3. ハ ー フ メ タ ル · ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ の high-performance の た め の ホ イ ス ラ ー alloy material to explore こ れ ま で に open 発 を line な っ て き た Co_2MnSi に pluses え て, our は, Co_2FeSi, Co_2CrSi の open 発 を line な っ た. そ の as a result, the former annual ま で open 発 を into め て い た Co_2MnSi を with い た TMR element child が most も high-performance で あ る こ と を Ming ら か に し た .

项目成果

CoFeB合金薄膜の磁気緩和定数測定

CoFeB合金薄膜磁弛豫常数的测量

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本応用磁気学会誌 31
• 作者: Ryo-taro Yamaguchi;et. al.;大兼幹彦
• 通讯作者: 大兼幹彦

Direct observation of half-metallic energy gap in Co2MnSi by tunneling conductance spectroscopy

• DOI: 10.1063/1.2335583
• 发表时间: 2006-08
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Y. Sakuraba;T. Miyakoshi;M. Oogane;Y. Ando;A. Sakuma;T. Miyazaki;H. Kubota

スピントランジスタ

自旋晶体管

• 发表时间: 2006

Tunnel magneto resistance in MTJs with epitaxially grown Heusler alloy elecrodes

具有外延生长的赫斯勒合金电极的 MTJ 中的隧道磁阻

• 发表时间: 2007
• 作者: 古門聡士;植田一正;針谷喜久雄;佐久間昭正;M. Hattori;桜庭 裕弥;大兼幹彦;Yuya Sakuraba;Tadaomi Daibou;Mikihiko Oogane;Masashi Hattori;Yuya Sakuraba;Yuya Sakuraba;Tadaomi Daibou;M. Oogane;大兼幹彦;桜庭裕弥;廣瀬直紀;桜庭裕弥;M. Oogane
• 通讯作者: M. Oogane

Co_2MnAl_xSi_<1-x>電極を用いた強磁性トンネル接合における磁気伝導特性

使用Co_2MnAl_xSi_<1-x>电极的铁磁隧道结的磁导特性

• 发表时间: 2007
• 作者: Takuma;Machino;Masatoshi;Nakamura;Koji;Yamakawa;Mineo;Hiramatsu;Masaru;Hori;H. Ohno;桜庭裕弥
• 通讯作者: 桜庭裕弥