ハーフメタル・ナノスピントランジスタの開発

半金属纳米自旋晶体管的研制

基本信息

批准号：
18710090
负责人：
大兼幹彦
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

1.ホイスラ合金を用いた高TMR素子の作製これまでは,アモルファス構造のA1-Oを絶縁層として用いていたが,今年度は,結晶質のMgOを絶縁層に用いたCo_2MnSi/MgO/CoFe-TMR素子において,前年度を上回る,217%(室温),753%(低温)のTMR比を観測することに成功した.観測したTMR比はホイスラー合金を電極に用いたTMR素子において世界最高の値である.また,コンダクタンス特性の測定結果から,コヒーレントトンネリングが巨大TMR比の起源であることが示唆された。2.ハーフメタル・スピントランジスタへの微細加工作製したCo_2MnSi/MgO/Co_2MnSiTMR素子を前年度に確立した微細加工プロセスを用いてトランジスタ形状に微細加工した.加工後のTMR比は低温で270%であり,加工によるダメージがほとんどないことが分かった.さらに,ゲート電圧を印加して,ソース-ドレイン間の電流-電圧特性を測定した結果,ハーフメタルギャップエネルギー(〜150mV)以上のゲート電圧を加えると,ソース・ドレイン電流が大きく変化する現象が観測された.この動作は,考案当初に期待していたものと同様であり,ハーフメタルを用いたスピントランジスタ動作を初めて実証したものである.3.ハーフメタル・スピントランジスタの高性能化のためのホイスラー合金材料探索これまでに開発を行なってきたCo_2MnSi組成に加えて,今年度は,Co_2FeSi,Co_2CrSiの開発を行なった.その結果,前年度まで開発を進めていたCo_2MnSiを用いたTMR素子が最も高性能であることを明らかにした.

1. 使用Heusler合金制造高TMR元件到目前为止，我们一直使用非晶结构的A1-O作为绝缘层，但今年我们将使用具有结晶MgO的Co_2MnSi/MgO/CoFe作为绝缘层-。 TMR元件中，217%（室温），比上年增加7我们成功观测到了53%的TMR比（低温）。观测到的TMR比是使用Heusler合金作为电极的TMR元件的世界最高值。此外，电导特性的测量结果表明相干隧道效应这表明这就是巨大 TMR 比率的起源。 2.半金属自旋晶体管的微加工制作的Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSi TMR元件采用去年建立的微加工工艺微加工成晶体管形状。低温加工后的TMR比率为270%。此外，通过施加栅极电压并测量源极和漏极之间的电流-电压特性，我们发现当施加半金属间隙能量（~150mV）或更大的栅极电压时，源极·漏极电流很大观察到了变化的现象，这与发明时所预期的类似，并且是使用半金属的自旋晶体管操作的首次演示。 3.半金属自旋晶体管的高性能寻找改进的赫斯勒合金材料。表现除了我们过去一直在开发的Co_2MnSi成分之外，今年我们还开发了Co_2FeSi和Co_2CrSi。结果我们发现，直到前一年我们一直在开发的使用Co_2MnSi的TMR元件具有最高的性能已明确。