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強磁性半導体素子 コモンズ

国内特許コード P100000158
整理番号 K031P13
掲載日 2009年4月3日
出願番号 特願2009-080616
公開番号 特開2010-232562
登録番号 特許第5286502号
出願日 平成21年3月27日(2009.3.27)
公開日 平成22年10月14日(2010.10.14)
登録日 平成25年6月14日(2013.6.14)
発明者
  • 福村 知昭
  • 川崎 雅司
  • 上野 和紀
  • 岩佐 義宏
  • 下谷 秀和
  • 山田 良則
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 強磁性半導体素子 コモンズ
発明の概要

【課題】室温下での動作が可能な強磁性半導体素子及びその制御方法を提供する。
【解決手段】基板11と、基板11上に設けた二酸化チタン層15と、二酸化チタン層15上に設けた遷移元素ドープ二酸化チタン層12と、遷移元素ドープ二酸化チタン層12上に設けた電解液13と、電解液13と接触するよう設けたゲート電極14と、を含む。電解液13は、CsCl、Sr(ClO、KClO、NaClO、LiClOの一以上の電解質を溶媒に溶かしてなる。ゲート電極14へのゲート電圧印加の有無に応じて、遷移元素ドープ二酸化チタン層12の強磁性の強さが変化する。遷移元素はコバルトが好ましい。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


従来の半導体素子では、非磁性の半導体に電圧を印加して半導体のキャリア濃度を制御することで電気伝導性を変化させている。半導体素子に対する情報の書換えは、電界効果による電気伝導性を利用している。電圧印加は微小な電極でも行うことができるため、半導体素子の集積化は容易に実現できる。一方、半導体素子からの情報の読み取りの際には電気伝導性を一定に保持する必要がある。そのため、電力が常に必要となり、半導体素子を用いた情報の読み取りの場面では省電力化には向かない。



これに対し、従来の強磁性体素子では、強磁性体のミクロな磁区構造と情報とを対応させている。よって、情報の保持、即ち、磁区構造の保持には電力は不要であり、省電力化に適している。一方、情報の書換え、即ち、磁区構造を変化させるには、外部から磁場を印加するか大きな電流を流す必要がある。外部磁場の発生には磁石を必要とするため、集積化が容易ではなく大電流を流すので省電力化にも向かない。



そこで、強磁性と半導体との両方の性質を有する強磁性半導体材料が注目を浴びており、例えば(In,Mn)As、(Ga,Mn)Asでは、強磁性の電界制御が実証されている(非特許文献1乃至3)。

産業上の利用分野


本発明は、電界により強磁性半導体の性質を変化する強磁性半導体素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板と、
上記基板上に設けられた遷移元素ドープ二酸化チタン層と、
上記遷移元素ドープ二酸化チタン層上に設けられた電解液と、
上記電解液と接触するように設けられたゲート電極と、
を含み、
上記遷移元素がCo又はFeであり、
上記電解液がCsClO4、Sr(ClO42、KClO4、NaClO4、LiClO4の一以上の電解質を溶媒に溶かしてなる、強磁性半導体素子。

【請求項2】
基板と、
上記基板上に設けられた二酸化チタン層と、
上記二酸化チタン層上に設けられた遷移元素ドープ二酸化チタン層と、
上記遷移元素ドープ二酸化チタン層上に設けられた電解液と、
上記電解液と接触するように設けられたゲート電極と、
を含み、
上記遷移元素がCo又はFeであり、
上記電解液がCsClO4、Sr(ClO42、KClO4、NaClO4、LiClO4の一以上の電解質を溶媒に溶かしてなる、強磁性半導体素子。

【請求項3】
前記ゲート電極への電圧印加の有無に応じて、前記遷移元素ドープ二酸化チタン層の強磁性の強さが変化する、請求項1又は2に記載の強磁性半導体素子。

【請求項4】
前記遷移元素ドープ二酸化チタン層上には前記ゲート電極を挟んで隔離してソース電極とドレイン電極とが設けられている、請求項1又は2に記載の強磁性半導体素子。
産業区分
  • 固体素子
  • 磁性材料
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009080616thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 革新的次世代デバイスを目指す材料とプロセス 領域
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