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

基本信息

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

项目摘要

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.

这项研究旨在创建超低功耗CASPIN MOSFET，预计将作为下一代晶体管。为了实现这种自旋MOSFET，有必要先从铁磁金属的自旋注入电极首先将自旋注入SIGE，然后使用自旋检测电极检测在SIGE中进行的自旋。今年，申请人使用铁磁硅FE和SI，预计可提供高自旋注射和检测性能。 By tuning the electrical conductivity characteristics of the interface using a doping technique called δ-doping, the high quality Fe3Si/SiGe(111) interface, we have succeeded in achieving Schottky tunnel conduction suitable for spin injection, and by using this interface, we have successfully observed the detection of spin conduction in SiGe for the first time in the world for ferromagnetic metal/SiGe direct junction.到目前为止，Sige中进行了旋转传输。仅使用铁磁金属/超细绝缘子/sige结构才能实现传导的检测，但是在这种铁磁金属/超细绝缘体/sige结构中，超细绝缘体/sige结构对于超薄的绝缘体/sige结构非常有用，对于实物的练习是非常有用的，因为它可以在练习中进行练习，但要练习不适合练习。同时，申请人的铁磁金属/SIGE直接连接结构不允许将超薄绝缘子夹在铁磁材料和SIGE之间。因此，有可能降低电阻并创建非常低的功耗设备。在这项研究中，即使在铁磁金属/SIGE直接连接结构中也可以检测到SIGE的自旋传导，从而实现实现自旋MOSFET的最重要技术是可能的。这并不夸张说这是加速旋转MOSFET的非常重要且极为有意义的成就。