【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】16H04348 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ダイヤモンド / 半導体 / スピン注入 / ダイヤモンド半導体 / スピントランジスタ / スピンデバイス / 強磁性体 / ハーフメタル / スピン輸送 / 電子デバイス・機器 / 電子・電気材料 / スピンエレクトロニクス

【研究成果の概要】

ダイヤモンド半導体への高効率スピン注入と低損失スピン輸送を目指し研究を行った。スピン注入源となる磁性トンネル接合内のトンネルバリアの高品質化とダイヤモンド表面終端条件の最適化によりスピン注入効率の１桁程度の増加に成功した。また新しいスピン注入源として期待されるスピンギャップレス半導体（SGS）Mn2CoAl薄膜の低温結晶成長に成功し、SGSの主要な特性である両極性伝導を初めて観測した。更にスピン注入高効率化の為のダイヤモンド上へのグラフェン層の直接成長に成功すると共に、ダイヤモンド／グラフェン接合が特異な光伝導度変調（光メモリスタ的挙動）を示す事を初めて見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】電子・電気材料工学

【研究領域課題番号】26249039 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子線エピタキシー / 半導体 / 酸化物 / スピントランジスタ / スピン注入 / 強磁性半導体 / スピントロニクス / 量子構造 / トランジスタ / ヘテロ構造 / スピンエレクトロニクス / ペロブスカイト酸化物 / トンネル磁気抵抗効果

【研究成果の概要】

スピントランジスタの動作実証を中心とし、その周辺技術の開拓や学術構築も含め、次のような様々な成果を得ることに成功した。①強磁性半導体GaMnAsを用いた縦型スピントランジスタの動作実証②GaMnAs量子井戸の量子サイズ効果を利用した新規物理の発見③GaMnAs横型スピンバルブ素子における大きな磁気抵抗比の実現④酸化物半導体を用いた縦型スピントランジスタの世界初室温動作実証⑤Ge系磁性半導体における強磁性発現メカニズム等の解明⑥強磁性ペロブスカイト酸化物ヘテロ構造における特異なスピン依存伝導の観測⑦トポロジカル結晶絶縁体におけるスピン流電流変換の初実証⑧超短パルス光を用いた磁性とバンドの高速変調

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円)

【研究分野】電子・電気材料工学

【研究領域課題番号】24560372 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スピントロニクス / 半導体 / ダイヤモンド / ハーフメタル / ホイスラー / スピンデバイス / スピン注入 / ショットキー / 強磁性 / ダイヤモンド半導体 / ホイスラー合金 / スピントランジスタ / ショットキー接合

【研究成果の概要】

本研究ではスピントランジスタの実現の為の最重要課題である強磁性体から半導体への高効率スピン注入に関して、長スピン拡散長等の優れた特徴を持つダイヤモンド半導体と強磁性ハーフメタルCo2MnSi(CMS)を組合せて達成する試みを行った。研究成果として、高効率スピン注入に必須となる急峻なハーフメタルCMS/ダイヤモンド半導体界面が～300℃でのCMSの低温成長により得られる事を明らかにし、CMS/高濃度不純物ドープダイヤモンド接合を用いた３端子ハンル測定によりスピン注入由来と思われる信号を得た。スピン緩和時間は～7nsと見積もられたが、高不純物ドープ半導体を用いている事を考慮すると大きな値である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)