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超高品質フルエピタキシャルスピン構造による極微細バリスティックスピントランジスタ

具有超高质量全外延自旋结构的超精细弹道自旋晶体管

基本信息

批准号：
21K18167
负责人：
大矢忍
金额：
$ 16.56万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、酸化物SrTiO3基板の上に高品質の強磁性金属単結晶La0.67Sr0.33MnO3薄膜を作製した。40 nm程度の幅の極微細領域にアルゴンイオンを照射した。この手続きにより、その領域に、酸素欠損が発生し、局所的にその領域が半導体に相転移する。このようにして、極微細半導体チャネル領域を形成し、すべて単結晶酸化物からなる強磁性体／半導体／強磁性体の横型２端子素子を作製した。本素子において、3 Kの低温において最大で140％の高い磁気抵抗比を得ることに成功した。この値は、過去30年にわたる横型スピントランジスタの先行研究において得られてきた磁気抵抗比を10倍以上上回る値である。さらにバックゲート構造を有する３端子のスピントランジスタ素子を作製し、ゲート電圧によって電流を変調することにも成功した。本成果により、磁性の世界最大規模の国際学会であるMMM2022で招待講演を行い、先日、科学誌Advanced Materials(IF=32)に論文が採択された。一方、Geベースの素子では、予期しない新たな結果が得られた。Fe/MgO/p-Geからなるオールエピタキシャル単結晶ヘテロ接合をMBEを利用して作製し、20 nm程度の短チャネル長を有する横型スピンバルブ素子を作製した。昨年度用いたデバイスのMgOの膜厚を3nmから1nmに変更し、素子構造も若干変更した。その結果、スピンバルブ効果とは異なる巨大な3万%におよぶ磁気抵抗効果が観測された。詳細な測定を行い、新規の抵抗スイッチ効果が得られたのではないかと推測している。さらに素子によっては、スピンバルブ効果と類似の測定結果が得られることも明らかになった。現在、この原因について、さらに詳細に調べる予定である。同時に、本素子で得られている従来型スピンバルブ効果についても、さらに探求していく予定である。

Preparation of high-quality ferromagnetic metal crystalline La0.67Sr0.33MnO3 thin films on SrTiO3 substrates by molecular beam epitaxy (MBE) method 40 nm amplitude and fine dust area This is the first time that a semiconductor device has been used in the semiconductor industry. In this case, the fine semiconductor field is formed, and the ferromagnetic material/semiconductor/ferromagnetic material lateral 2-terminal element is manufactured. The maximum temperature of this element is 140% and the magnetic resistance ratio is 3K. This value is higher than that of the previous 30 years. The three terminals of the switch are controlled, and the current is adjusted. This work was published in MMM2022, the world's largest international society on magnetism, and published in Advanced Materials(IF=32). A party, Ge Fe/MgO/p-Ge crystal structure is prepared by using MBE to form a short crystal structure of 20 nm. The MgO film thickness of the film used in the previous year was changed from 3nm to 1nm, and the structure of the film was changed. The result is that the magnetic field resistance of the magnetic field varies greatly from 30,000 to 30,000. Detailed measurements, new regulations and resistance results are available. The results of similar measurements were obtained. Now, the reason for this is that the reason for this reason is that the reason for this reason. At the same time, this element is obtained from the following types of information:

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Nanoscale metal-insulator transition of La0.67Sr0.33MnO3 and its application to two-terminal spin-valve devices and spin MOSFET

La0.67Sr0.33MnO3的纳米级金属-绝缘体转变及其在两端自旋阀器件和自旋MOSFET中的应用

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tatsuro Endo;Shun Tsuruoka;Yuriko Tadano;Shingo Kaneta-Takada;Le Duc Anh;Masaaki Tanaka;and Shinobu Ohya
通讯作者：
and Shinobu Ohya

マンガン酸化物極薄膜ヘテロ構造における金属絶縁体転移に伴う磁気異方性の変化

超薄氧化锰异质结构中与金属-绝缘体转变相关的磁各向异性的变化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
小林正起;L. D. Anh;鈴木雅弘;金田真悟;竹田幸治;藤森伸一;芝田悟朗;田中新;田中雅明;大矢忍;藤森淳
通讯作者：
藤森淳

Giant spin-valve effect in oxide-based lateral nano-scale channel devices

氧化物横向纳米级通道器件中的巨大自旋阀效应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tatsuro Endo;Shun Tsuruoka;Shingo Kaneta-Takada;Le Duc Anh;Masaaki Tanaka;and Shinobu Ohya
通讯作者：
and Shinobu Ohya

Giant spin-valve effect in planar spin devices using an artificial implemented nanolength Mott-insulator region

使用人工实现的纳米长度莫特绝缘体区域的平面自旋器件中的巨大自旋阀效应

DOI：
10.1002/adma.202300110
发表时间：
2023
期刊：
Advanced Materials
影响因子：
29.4
作者：
T. Endo;S. Tsuruoka;Y. Tadano;S. Kaneta-Takada;Y. Seki;M. Kobayashi;L. D. Anh;M. Seki;H. Tabata;M. Tanaka;and S. Ohya
通讯作者：
and S. Ohya

Giant voltage-controllable magnetoresistance switching in Ge short-channel devices with epitaxial ultra-thin Fe electrodes

具有外延超薄铁电极的Ge短沟道器件中的巨压控磁阻开关