強磁性体からSiへのスピン注入とスピン蓄積効果に関する研究

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Rapid thermal annealingによるシリサイド化の方法で強磁性Fe_<1-x>Si_xのSOI基板上への作製と、これを電界効果型トランジスタ(Metal-oxlde-semiconductor field effect transistor:MOSFET)のソースとドレインに用いたスピンMOSFETの試作をおこなってきた。今年度は、Siチャネルとのショットキー障壁エンジニアリング、特にシリサイイド時にAsやSbといったドーパント原子のチャネル界面への偏析による障壁高さ変調を新たに試みた。MOSFETのソースドレイン領域にイオン打ち込みによりAs、Sbを導入し、1)活性化アニールを行ってからシリサイド化を行う方法、2)活性化を行わないでシリサイド化を行う方法、の2つを試みた。結果としてSbの場合はいずれの方法についても障壁高さエンジニアが困難であった。Asの場合には2)の方法により障壁高さが低くなることを確認したが、高電流駆動能力と高スピン注入の両条件を満たす作製条件を見出せていない。一方、P(リン)ドーピングをあらかじめソースドレイン領域におこなった後にシリサイド化をおこない、Fe_<1-x>Si_xソースドレインをもつマルチターミナルスピンデバイスの作製を試みた。Si中でのスピン状態を電気的に検出するために微細な構造が必要であることから、EBリソグラフィーの方法をもちいる必要があった。このプロセスの最適化をはかり、ショットキー障壁高さが高電流駆動能力と高スピン注入の両条件を満たすデバイスの作製に成功し、Si中でのスピン状態の電気的検出を試みつつある。