室温動作スピントランジスタの創製に向けたスピン検出効率の極大化

最大限度地提高自旋检测效率以创建室温自旋晶体管

• 批准号: 11J01905
• 负责人: 笠原 健司
• 金额: $ 0.83万
• 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J01905/
• 关键词: スピントロニクス; ゲルマニウム; スピン注入; スピンMOSFET; エピタキシャル成長

本研究は,次世代トランジスタとして期待されている超低消費電カスピンMOSFETの創製を目標としている.このスピンMOSFETを実現するためには、まず強磁性金属のスピン注入電極からSiGe中にスピンを注入し,そしてSiGe中を伝導してきたスピンをスピン検出電極にて検出をする必要が有る.本年度,申請者は,高いスピン注入及び検出性能が期待される強磁性シリサイドFe,Siを用いた高品質Fe3Si/SiGe(111)界面に,δ-ドーピングと呼ばれるドーピング手法を用いて界面の電気伝導特性をチューニングすることにより,スピン注入に適切なショットキートンネル伝導を実現することに成功し,この界面を用いることにより強磁性金属/SiGe直接接合では世界で初めてSiGe中におけるスピン伝導の検出を観測することに成功した.これまで,SiGe中におけるスピン伝導の検出は,強磁性金属/極薄絶縁体/SiGe構造を用いて実現されたものばかりであったが,この強磁性金属/極薄絶縁体/SiGe構造ではスピンMOSFET作製時に極薄絶縁膜がデバイスの抵抗を増大させるため,物理的な議論をする上では非常に役に立っているものの,実用面では不向きであった.一方,申請者の強磁性金属/SiGe直接接合構造は,強磁性体とSiGeの間に極薄絶縁体を挟まないため低抵抗化が可能であり,非常に低消費電力なデバイスの創製が期待できる.今回,本研究により強磁性金属/SiGe直接接合構造においても,SiGe中のスピン伝導を検出できたことにより,スピンMOSFETを実現する上で最も鍵となる技術が実現されたと言っても過言ではなく,この成果はスピンMOSFETを加速させる非常に重要で且つ半導体工学上,非常に意義の大きい成果であると言える.

This study は nextgen ト ラ ン ジ ス タ と し て expect さ れ て い る low electricity consumption カ ス ピ ン MOSFET の created を target と し て い る. こ の ス ピ ン MOSFET を be presently す る た め に は, ま ず strong magnetic metal の ス ピ ン injection electrode か ら SiGe in に ス ピ ン を injection し, そ し て in SiGe を 伝 guide し て き た ス ピ Youdaoplaceholder0 をスピ 検 out of electrode にて検 out of をする necessary が has る. This year, the applicant は, high い ス ピ ン injection and び 検 out performance が expect さ れ る strong magnetic シ リ サ イ ド Fe, Si を with い た high-quality Fe3Si/SiGe に (111) interface, the delta - ド ー ピ ン グ と shout ば れ る ド ー ピ ン グ gimmick を with い て interface の electric 気 伝 guide features を チ ュ ー ニ ン グ す る こ と に よ り, ス ピ ン injection に Appropriate な シ ョ ッ ト キ ー ト ン ネ ル 伝 guide を be presently す る こ と に し success, こ を の interface with い る こ と に よ り strong magnetic metal/SiGe directly joint で は め the early で て in SiGe に お け る ス ピ ン 伝 guide の 検 out を 観 measuring す る こ と に successful し た. こ れ ま で, SiGe in に お け る ス ピ ン 伝 guide の 検 は, strong magnetic gold / thin never try body/SiGe for を い て be presently さ れ た も の ば か り で あ っ た が, こ の strong magnetic metal / / SiGe thin never try body structure で は ス ピ ン MOSFET as system に thin never try membrane が デ バ イ ス の resistance を raised large さ せ る た め, physical な of を す る on で は に made very に service っ て い る も の の, be used Youdaoplaceholder0 で does not go to で であった. Strong side, applicants の magnetic metal/SiGe は direct joint construction, strong magnetic body と SiGe の に between thin never try body を carry ま な い た め low resistance to change may が で あ り, very に low consumption power な デ バ イ ス の created が expect で き る. Today back, this study に よ り strong magnetic metal/SiGe joint structure directly に お い て も, SiGe in の ス ピ ン 伝 guide を 検 out で き た こ と に よ り, ス ピ ン MOSFET を be presently す る で も most key on と な が る technology be presently さ れ た と said っ て も had said で は な く, こ の results は ス ピ ン MOSFET を accelerate さ せ る に heavy very much In the field of で and で semiconductor engineering, it is of great に significance to have a large であると で achievement であると.

项目成果

Marked suppression of the Fermi-level pinning at metal/Ge(111) junctions with atomically matched interfaces

具有原子匹配界面的金属/Ge(111)结处的费米能级钉扎的显着抑制

• 发表时间: 2012
• 作者: K. Kasahara;S. Yamada;M. Miyao;and K. Hamaya
• 通讯作者: and K. Hamaya

Electrical detection of spin accumulation in Si with a high-quality CoFe/Si Schottky tunnel contact

使用高质量 CoFe/Si 肖特基隧道接触对 Si 中的自旋积累进行电学检测

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

Spin accumulation created electrically in an n-Ge channel using Schottky tunnel contacts

使用肖特基隧道接触在 n-Ge 通道中以电方式产生自旋积累

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

Hanle measurements for accumulated spins in a silicon channel using a Schottky tunnel contact

使用肖特基隧道接触对硅通道中累积自旋进行 Hanle 测量

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

Electric-field control of spin accumulation signals in silicon at room temperature

• DOI: 10.1063/1.3643141
• 发表时间: 2011-09-26
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Ando, Y.;Maeda, Y.;Hamaya, K.
• 通讯作者: Hamaya, K.