Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

本研究では、その応用に極めて有望なデバイスであるスピン偏極電子を用いたシリコンベーススピントランジスタの開発を最終目標とする。このデバイスは不揮発メモリとトランジスタ特性を併せ持つ特徴を有し、超低消費電力な情報処理回路への応用が可能である。この開発のためには「高効率なスピン偏極電子の注入・検出源のシリコン上への創製」が必要であり、その基盤となる「シリコン二次元反転チャネル中でのスピン伝導物理の解明と制御」「スピン伝導物理の定量的な解明とスピン注入・検出源の技術開発」を行う。
本年度は「シリコン二次元反転チャネル中でのスピン伝導物理の解明と制御」を中心におこなった。スピン注入検出源にFe/Mg/MgO/n+-Si磁気トンネル接合を持つチャネル長10ミクロンメートルのバックゲート型スピン電界効果型トランジスタを作製して、室温から低温においてチャネル中でのスピン伝導による明瞭なスピンシグナル（スピンバルブシグナル、ハンルシグナル）を得た。これらに加え、同一基板上に作製したHallbarから、伝導率、移動度などのシリコンチャネルのパラメータを得た。それらのパラメータを用い、スピンシグナルを解析式でフィッティングすることで、スピン依存伝導に関わるパラメータを得た。また、デバイス作製直後とポストアニールをおこなった電子移動度の異なる結果を比較した。電子の運動量散乱に対するスピンフリップ散乱の割合が温度に寄らず一定であること、アニールにより比が若干大きくなることを明らかとした。また、ソースドレイン間の横方向電界によってドリフト電流を上げることにより実効的スピン拡散長の増大を確認し、ポストアニール後のデバイスでは低温において二次元チャネル中でのスピン散乱が2%程度となった。従って、移動度の高い二次元チャネルを用いることが高いスピンシグナルを得るために必要であることを明確に示した。

【研究分担者】
川畑史郎	独立行政法人産業技術総合研究所	電子光技術研究部門	主任研究員	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
相馬聡文	神戸大学	大学院・工学研究科	准教授	(Kakenデータベース)
齋藤圭司	慶應義塾大学	理工学部	准教授	(Kakenデータベース)
松浦徹	北海道大学	工学研究院	助教	(Kakenデータベース)