純スピン流制御型spin-MOSFETの創製

创建纯自旋电流控制的自旋 MOSFET

• 批准号: 10J02787
• 负责人: 安藤 裕一郎
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02787/
• 关键词: スピントロニクス; スピンMOSFET; シリコン; スピン注入; ハンル効果; Siベーススピントロニクス; Spin MOSFET; Fe_3Si; Co_2FeSi; SOI; サブミクロン加工

高品質CoFe/Si構造を用いて半導体中に蓄積したスピンを電気的に検出する3端子ハンル効果測定を行ったところ,スピン蓄積に起因する明瞭なハンル信号を得ることに成功した.また,ハンル信号の絶対値は印加電流の極性に強く依存していることが判明した.これは注入される電流のスピン偏極率が極性依存性を有しているのではなく,Si中の蓄積スピンを検出する為の電気的検出感度に極性依存性があることに起因していることが明らかとなった.また,この検出感度は印加電流の極性依存性以外にも温度依存性をも有していることが判明した.このことはスピン信号の高温検出の実現には,印加電流のスピン偏極率以外に検出感度も考慮する必要があることを示唆している.これらを包括的に検討した結果,室温でのスピン信号の検出に成功した.スピンデバイスにゲート機能を付加するためにSOI (Silicon on Insulator)基板上にCoFeを単結晶成長した構造を用いバックゲート型のspin-MOSFET素子を作製した.この素子を用い,室温において,3端子ハンル効果測定を行ったところ,明瞭なハンル信号を得ることに成功した.一定電流の条件下でハンル信号の絶対値とゲート電圧の関係を調査したところ,ゲート電圧の増加に伴い,信号の絶対値は単調減少していることが判明した.これはゲート電圧の増加に伴い,Si中にキャリアとして存在する電子の量が増大した結果,一定のスピン蓄積電圧を誘起するのに必要なスピンの量が増大し,スピン信号が減少したものと考えられる.このようなゲート電圧によるスピン信号の変調原理は世界でも初めての報告である.

High quality CoFe/Si structures are used in semiconductor applications. The polarity of the current depends strongly on the polarity of the current. The polarity dependence of the polarization ratio of the current injected into the silicon substrate has its origin in the polarity dependence of the polarization ratio of the current accumulated in the silicon substrate. In addition to the polarity dependence of the current, the temperature dependence of the sensitivity is also known. In addition to the polarization rate of the current, the sensitivity of the current must be considered. The results of this investigation include the successful detection of temperature and temperature signals. CoFe crystal growth on SOI (Silicon on Insulator) The element is used in the room temperature, and the 3-terminal signal is measured successfully. Under the condition of constant current, the absolute value of the signal is adjusted to the voltage, and the absolute value of the signal is adjusted to decrease. As a result, the amount of electrons required to induce a certain accumulated voltage increases, and the amount of electrons required to induce a certain accumulated voltage decreases. The principle of signal modulation in the world is the first report of the world.

项目成果

Bias current dependence of spin accumulation signals in a silicon channel detected by a Schottky tunnel contact

• DOI: 10.1063/1.3607480
• 发表时间: 2011-04
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Y. Ando;K. Kasahara;K. Yamane;Y. Baba;Y. Maeda;Y. Hoshi;K. Sawano;M. Miyao;K. Hamaya

Source-Drain Engineering using Atomically Controlled Heterojunctions for Next-Generation SiGe Transistor Applications

使用原子控制异质结的源漏工程用于下一代 SiGe 晶体管应用

• 发表时间: 2011
• 期刊: Japanease Journal of Applied Physics
• 作者: K.Hamaya;Y.Ando;et al.
• 通讯作者: et al.

Si上における強磁性シリサイドFe_3Siの高品質形成とSiへのスピン注入

Si 上高质量形成铁磁硅化物 Fe_3Si 并自旋注入 Si

• 发表时间: 2011
• 作者: 安藤;他
• 通讯作者: 他

Pure spin current injection into polycrystalline Gd

纯自旋电流注入多晶 Gd

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Nonoguchi;Y.Ando;et.al.
• 通讯作者: et.al.

Temperature evolution of spin accumulation detected electrically in a nondegenerated silicon channel

• DOI: 10.1103/physrevb.85.035320
• 发表时间: 2012-01
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Y. Ando;K. Kasahara;S. Yamada;Y. Maeda;K. Masaki;Y. Hoshi;K. Sawano;M. Miyao;K. Hamaya