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トンネル磁気抵抗素子およびスピントランジスタ

国内特許コード P110004370
整理番号 K028P27
掲載日 2011年7月12日
出願番号 特願2009-203971
公開番号 特開2011-029573
登録番号 特許第5273810号
出願日 平成21年9月3日(2009.9.3)
公開日 平成23年2月10日(2011.2.10)
登録日 平成25年5月24日(2013.5.24)
優先権データ
  • 特願2009-147201 (2009.6.22) JP
発明者
  • 齋藤 秀和
  • 安藤 功兒
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
  • 独立行政法人産業技術総合研究所
発明の名称 トンネル磁気抵抗素子およびスピントランジスタ
発明の概要

【課題】強磁性半導体膜への効率的なスピン注入を可能とすること。
【解決手段】本発明は、InAsを含む強磁性半導体膜と、強磁性金属膜と、前記強磁性半導体膜と前記強磁性金属膜との間に設けられた絶縁膜と、を具備するトンネル磁気抵抗素子およびスピントランジスタである。本発明によれば、InAsを含む強磁性半導体膜を用いることにより、強磁性金属膜に印加される電圧が小さくとも強磁性半導体膜にキャリアをスピン注入することができる。よって、強磁性金属膜から強磁性半導体膜への効率的なスピン注入が可能となる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


トンネル磁気抵抗素子は、2つの強磁性導電性膜の間にキャリアがトンネル伝導可能な膜厚を有する絶縁膜を設けた素子である。強磁性導電性膜の一方を強磁性半導体膜とすることにより、半導体素子とトンネル磁気抵抗素子との集積化が可能となる。強磁性導電性膜の他方を強磁性金属膜とすることにより、スピン偏極したキャリアを強磁性半導体膜の伝導帯(または価電子帯)に注入すること(これをスピン注入)ができる。トンネル磁気抵抗素子は、2つの強磁性導電膜の相対的な磁化方向により磁気抵抗を変化させることができる。よって、半導体素子とトンネル磁気抵抗素子とを集積化することによりスピントランジスタを実現することができる。



非特許文献1には、Ga1-xMnAs(以降、GaMnAs(ガリウムマンガン砒素)とも記載する)を含む半導体を用いたトンネル磁気抵抗素子が開示されている

産業上の利用分野


本発明は、トンネル磁気抵抗素子およびスピントランジスタに関し、特に、強磁性金属膜と強磁性半導体膜とを有するトンネル磁気抵抗素子およびスピントランジスタに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
InAsを含むp型またはn型である強磁性半導体膜と、
強磁性金属膜と、
前記強磁性半導体膜と前記強磁性金属膜との間に設けられた絶縁膜と、
を具備し、
前記強磁性金属膜から前記強磁性半導体膜に少数キャリアが注入されることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。

【請求項2】
InAsを含むノンドープ強磁性半導体膜と、
強磁性金属膜と、
前記強磁性半導体膜と前記強磁性金属膜との間に設けられた絶縁膜と、
前記強磁性半導体膜の前記絶縁膜と反対側に設けられ、p型またはn型である非磁性半導体膜と、
を具備し、
前記強磁性金属膜から前記強磁性半導体膜に少数キャリアが注入されることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子

【請求項3】
前記強磁性半導体膜と前記強磁性金属膜との間の逆方向耐圧は、前記強磁性半導体のエネルギーバンドギャップに対応する電圧より大きいことを特徴とする請求項1または2記載のトンネル磁気抵抗素子。

【請求項4】
前記絶縁膜は、前記強磁性金属膜から前記強磁性半導体膜にキャリアがトンネル注入できるような膜厚を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載のトンネル磁気抵抗素子。

【請求項5】
前記絶縁膜の障壁の高さは前記強磁性半導体膜のエネルギーバンドギャップより大きいことを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載のトンネル磁気抵抗素子。

【請求項6】
前記強磁性半導体膜は、InAsと砒化磁性元素とを含むことを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載のトンネル磁気抵抗素子。

【請求項7】
請求項1からのいずれか一項記載のトンネル磁気抵抗素子を有するスピントランジスタ。

【請求項8】
コレクタ層と、
前記コレクタ層上に形成され、前記強磁性半導体膜を含むベース層と、
前記強磁性金属膜を含むエミッタ層と、
を具備することを特徴とする請求項7記載のスピントランジスタ。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009203971thum.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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