FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製
【研究分野】電子デバイス・電子機器
【研究キーワード】
Fe系強磁性半導体 / 室温強磁性 / スピンバルブ効果 / 近接磁気抵抗効果 / 奇関数磁気抵抗効果 / スピン三重項超伝導 / デルタドーピング / スピントランジスタ / スピントロニクス / 強磁性半導体 / 磁気近接効果 / 量子情報 / スピンデバイス / 量子情報デバイス / 磁気異方性 / 巨大磁気抵抗効果 / スピントランジスター / Feドープ強磁性半導体 / 室温強磁性半導体 / 低温分子線エピタキシー / 強磁性共鳴 / 磁気トランジスタ / スピンポンピング / スピン電界効果トランジスタ / スピン注入 / 半導体ヘテロ接合 / 分子線エピタキシー
【研究成果の概要】
本研究はFe系狭ギャップFMSの磁気物性とデバイス応用を開発した。高いキュリー温度（TC）を持つp型とn型Fe系FMS両方の作製に成功し、禁制帯が狭い材料の方TCが高くなるという従来のFMSと逆な傾向が見て取れた。これらの強磁性発現機構、バンド構造、磁気異方性を明らかにしたより、高TCのFMSへの新しい設計指針を提案した。FeドープGaSb/InAsヘテロ構造で、デバイス応用に必要不可欠のスピンバルブ効果、そして新しい巨大磁気近接抵抗、奇関数磁気抵抗を実証し、本分野を大きく前進させた。更に(In,Fe)Asでスピン三重項超伝導を実現し、超伝導スピントロニクスの新たな融合分野へも導いた。
【研究の社会的意義】
本研究はFe系強磁性半導体（FMS）で本来のFMSの問題をすべて克服しただけでなく、多くの固定観念を覆す結果も次々と発見した。特に大事な結果は高TCのFMS材料の実現に成功し、その強磁性発現機構及び材料設計指針を色々明らかになった。また本研究で初めて観測できた新しい磁気抵抗効果はどれも新規性と応用性が高い。このように本研究が半導体磁性全般を理論上と応用上の両側面で大きく前進させたと言える。更に、強磁性体と超伝導体を融合した新しい分野にパラダイムシフトすることも期待できる。半導体に「スピン」と「超伝導」を組み込むことより、今後求められる低消費電力や新機能を持つデバイスの創製に大きく貢献できる。
【研究代表者】
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【配分額】21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円)