スピントランジスタのためのＧｅ／Ｓｉヘテロ構造への高効率スピン注入・検出

对自旋晶体管的 Ge/Si 异质结构进行高效自旋注入和检测

• 批准号: 13F03206
• 负责人: 齋藤 秀和
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03206/
• 关键词: 半導体スピントロニクス; スピン注入; スピントランジスタ; シリコン

将来に亘るエレクトロニクス技術の発展のために、より一層の素子の微細化を可能とする新たな技術が求められている。その候補として、スピントランジスタに代表される半導体をベースとしたスピントロニクス素子・技術が注目されている。半導体中におけるスピン偏極電子の注入、制御および検出は半導体スピンデバイスの基盤技術であるため、近年、最重要半導体であるSiおよびGe基デバイスにおいて多くの研究が報告されている。しかしながら、スピン注入・検出効率およびスピン制御に関しては、まだデバイス化レベルには達していない。本研究では、SiおよびGeにおいてスピン注入・検出効率の改善および新奇スピン制御技術の確立を目的とする。従来、強磁性体から半導体へのスピン入力には、専らスピンを電荷（電流）と共に直接流す手法が用いられてきた。ここで、もし電流を用いることなくスピン情報を半導体に注入することができれば、スピントランジスタの更なる省電力化に繋がるはずである。この着眼点の下、前年度は電流フリーのスピン注入技術の開発を進めた。具体的には、我々の研究チームが発見した新現象である強磁性電極とSi間に熱勾配を設けるだけでSiへのスピン注入が実現される「スピントンネル・ゼーベック効果」の外部電界による影響を調べた。その結果、同効果によりSi中に生成したスピン信号強度を外部電界により制御することに成功した（Nature Materials誌へ掲載）。この結果を受け、本年度は同電界効果の起源を調べるために更なる詳細な実験および理論考察を行った。その結果、スピントンネル・ゼーベック効果により生成したスピン信号の電界効果は強磁性体の電子状態を考慮することにより説明可能であることを示した。このことは、スピン注入の更なる効率化へ向けた指針を与えるものである。

Future に animation る エ レ ク ト ロ ニ ク ス technology の 発 exhibition の た め に, よ り layer の element child の ultra-micronization model.the を may と す る new た が な technology for め ら れ て い る. そ の alternate と し て, ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ に representative さ れ る semiconductor を ベ ー ス と し た ス ピ ン ト ロ ニ ク ス element child · technology が attention さ れ て い る. Semiconductor に お け る ス ピ ン partial pole electronic の injection, suppression お よ び 検 the は semiconductor ス ピ ン デ バ イ ス の base plate technology で あ る た め, in recent years, the most important semiconductor で あ る Si お よ び Ge base デ バ イ ス に お い て more く の study が report さ れ て い る. し か し な が ら, ス ピ ン injection, 検 out working rate お よ び ス ピ ン suppression に masato し て は, ま だ デ バ イ ス change レ ベ ル に は da し て い な い. This study で は, Si お よ び Ge に お い て ス ピ ン, injection の 検 out working rate, improve お よ び novel ス ピ ン suppression technology の establish を purpose と す る. 従, strong magnetic body か ら semiconductor へ の ス ピ ン に into force は, 専 ら ス ピ ン を charge (current) と に direct flow す が with い ら れ て き た. こ こ で, も し current を with い る こ と な く ス ピ ン intelligence を semiconductor に injection す る こ と が で き れ ば, ス ピ ン ト ラ ン ジ ス タ の more な る province power に 繋 が る は ず で あ る. The focus of <s:1> <s:1> is that the previous year 's <s:1> current フリ フリ スピ スピ スピ injection technology <e:1> has been developed を to めた. Specific に は, I 々 の research チ ー ム が 発 see し た new phenomenon で あ る strong magnetic electrode と Si hot hook set match を け に る だ け で Si へ の ス ピ ン injection が be presently さ れ る "ス ピ ン ト ン ネ ル · ゼ ー ベ ッ ク unseen" の external electric industry に よ る influence を adjustable べ た. そ の results, with sharper fruit に よ り Si generated に し た ス ピ ン signal strength を external electricity industry に よ り suppression す る こ と に successful し た (Nature Materials tzu へ first white jasmines load). こ の results を け, the annual は with electric industry working fruit の origin を べ る た め に more な る detailed な be 験 お よ び line theory investigation を っ た. そ の results, ス ピ ン ト ン ネ ル · ゼ ー ベ ッ ク unseen fruit に よ り generated し た ス ピ ン signal の world unseen fruit は strong magnetic body の electronic state を consider す る こ と に よ り instructions may で あ る こ と を shown し た. The injection of <s:1> と である and スピ <s:1> into the cue is more なる efficient for へ to the けた pointer を and える である である である である.

项目成果

Voltage tuning of thermal spin current in ferromagnetic tunnel contacts to semiconductors

• DOI: 10.1038/nmat3869
• 发表时间: 2014-04-01
• 期刊: NATURE MATERIALS
• 影响因子: 41.2
• 作者: Jeon, Kun-Rok;Min, Byoung-Chul;Jansen, Ron
• 通讯作者: Jansen, Ron

Energy dispersion of tunnel spin polarization extracted from thermal and electrical spin currents

从热自旋电流和电自旋电流中提取的隧道自旋极化的能量色散

• DOI: 10.1103/physrevb.91.155305
• 发表时间: 2015
• 期刊: Physical Review Ｂ
• 作者: Kun-Rok Jeon;Hidekazu Saito;Shinji Yuasa;and Ron Jansen
• 通讯作者: and Ron Jansen