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電子回路

国内特許コード P110004363
整理番号 K028P24
掲載日 2011年7月12日
出願番号 特願2009-189207
公開番号 特開2011-040678
登録番号 特許第5248446号
出願日 平成21年8月18日(2009.8.18)
公開日 平成23年2月24日(2011.2.24)
登録日 平成25年4月19日(2013.4.19)
発明者
  • 好田 誠
  • 新田 淳作
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 電子回路
発明の概要

【課題】メモリ機能を有する電子回路またはメモリ素子と集積化可能な電子回路を提供すること。
【解決手段】本発明は、半導体からなるチャネルと、前記チャネルにスピン偏極した電子を注入し強磁性体を含むソース20a、20bと、前記チャネルから前記スピン偏極した電子を受け強磁性体を含むドレイン22a、22bと、前記チャネルの電界を共通に変化させるゲート24a、24bと、を各々備える複数のトランジスタ30a、30bを具備し、前記複数のトランジスタの各々チャネルにおける電子の走行方向は、スピン軌道相互作用に起因する有効磁場に交差する方向であり、かつ前記ゲートに共通に印加されるゲート電圧により前記複数のトランジスタの各チャネルにおける電子に加わる有効磁場の大きさが相対的に変化する方向である電子回路である。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


スピンを用いたスピンエレクトロニクスはその実用化が期待されている。スピンエレクトロニクスの分野において、強磁性体の磁化方向によるメモリ機能を有する装置が開発されている。また、非特許文献1では、スピン軌道相互作用に起因する有効磁場を活用したスピン電界効果トランジスタが提案されている。

産業上の利用分野


本発明は、電子回路に関し、特に、スピン軌道相互作用を用いた電子回路に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
半導体からなるチャネルと、前記チャネルにスピン偏極した電子を注入し強磁性体を含むソースと、前記チャネルから前記スピン偏極した電子を受け強磁性体を含むドレインと、前記チャネルの電界を共通に変化させるゲートと、を各々備える複数のトランジスタを具備し、
前記複数のトランジスタの各々チャネルにおける電子の走行方向は、スピン軌道相互作用に起因する有効磁場に交差する方向であり、かつ前記ゲートに共通に印加されるゲート電圧が変化することにより前記複数のトランジスタの各チャネルにおける電子に加わる有効磁場の大きさの比が変化する方向である電子回路。

【請求項2】
半導体からなるチャネルと、前記チャネルにスピン偏極した電子を注入し強磁性体を含むソースと、前記チャネルから前記スピン偏極した電子を受け強磁性体を含むドレインと、前記チャネルの電界を共通に変化させるゲートと、を各々備える複数のトランジスタを具備し、
前記複数のトランジスタの各々チャネルにおける電子の走行方向は、スピン軌道相互作用に起因する有効磁場に交差する方向であり、
前記複数のトランジスタは、前記ソースである第1ソース、前記チャネルである第1チャネルおよび前記ドレインである第1ドレインを備える第1トランジスタと、前記ソースである第2ソース、前記チャネルである第2チャネルおよび前記ドレインである第2ドレインを備える第2トランジスタと、を含み、
前記ゲート電圧が第1レベルの場合、前記第1チャネルを走行する電子に加わる有効磁場は、前記第2チャネルを走行する電子に加わる有効磁場より大きく、前記ゲート電圧が第2レベルの場合、前記第1チャネルを走行する電子に加わる有効磁場は、前記第2チャネルを走行する電子に加わる有効磁場より小さい電子回路

【請求項3】
前記ゲート電圧が第1レベルの場合、ラシュバスピン軌道相互作用とドレッセルハウススピン軌道相互作用との大きさおよび方向が同じであり、
前記ゲート電圧が第2レベルの場合、ラシュバスピン軌道相互作用とドレッセルハウススピン軌道相互作用との大きさが同じで、方向が反転する請求項2記載の電子回路。

【請求項4】
前記第1ソースと前記第1ドレインとの磁化の相対方向は、前記第1ソースから前記第1ドレインに至るコンダクタンスが、前記ゲート電圧が前記第1レベルの場合より前記ゲート電圧が前記第2レベルの場合が大きくなる方向であり、
前記第2ソースと前記第2ドレインとの磁化の相対方向は、前記第2ソースから前記第2ドレインに至るコンダクタンスが、前記ゲート電圧が前記第1レベルの場合より前記ゲート電圧が前記第2レベルの場合が小さくなる方向である請求項2または3記載の電子回路。

【請求項5】
前記第1ソースと前記第1ドレインとの磁化の相対方向、および前記第2ソースと前記第2ドレインとの磁化の相対方向の少なくとも一方は変更可能であることを特徴とする請求項2または3記載の電子回路。

【請求項6】
前記ゲート電圧が前記第1レベルの場合、前記第1チャネルにおいては電子のスピン方向が反転し、前記第2チャネルにおいては電子のスピン方向は同じであり、
前記ゲート電圧が前記第2レベルの場合、前記第1チャネルにおいては電子のスピン方向が同じであり、前記第2チャネルにおいては電子のスピン方向が反転する請求項2または3記載の電子回路。

【請求項7】
前記第1ソースと前記第1ドレインとの磁化方向は同じであり、前記第2ソースと前記第2ドレインとの磁化方向は同じ方向である請求項6記載の電子回路。

【請求項8】
前記第1ソースと前記第1ドレインとの磁化方向は反対の方向であり、前記第2ソースと前記第2ドレインとの磁化方向は反対の方向である請求項6記載の電子回路。

【請求項9】
前記第1ソースと前記第1ドレインとの磁化方向は、同じ方向または反対の方向に変更可能であり、前記第2ソースと前記第2ドレインとの磁化方向は、同じ方向または反対の方向に変更可能である請求項6記載の電子回路。

【請求項10】
前記第1および第2ソースは共通である、または前記第1および第2ドレインは共通である請求項2から9のいずれか一項記載の電子回路。

【請求項11】
前記第1および第2チャネルは、閃亜鉛鉱型結晶構造を有し、(001)面上に形成され、前記第1および第2チャネルにおける前記スピン偏極した電子の走行方向は、それぞれ[110]および[-110]方向である請求項2から10のいずれか一項記載の電子回路。
産業区分
  • 固体素子
  • 基本電子回路
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009189207thum.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 界面の構造と制御 領域
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