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スピン偏極トランジスタ素子

国内特許コード P150012090
掲載日 2015年6月22日
出願番号 特願2013-554508
登録番号 特許第5569851号
出願日 平成25年7月25日(2013.7.25)
登録日 平成26年7月4日(2014.7.4)
国際出願番号 JP2013070217
国際公開番号 WO2014027555
国際出願日 平成25年7月25日(2013.7.25)
国際公開日 平成26年2月20日(2014.2.20)
優先権データ
  • 特願2012-179763 (2012.8.14) JP
発明者
  • 廣畑 貴文
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
  • ユニヴァーシティー オブ ヨーク
発明の名称 スピン偏極トランジスタ素子
発明の概要 第1方向に磁化された強磁性体からなるソース部と、ソース部に離間して並設され、第1方向に磁化された強磁性体からなるドレイン部と、ソース部とドレイン部との間に配置され、ソース部及びドレイン部に直接又はトンネル層を介して接合されたチャネル部と、チャネル部のスピンの向きを制御するための円偏光をチャネル部へ照射する円偏光照射部と、を備える。
従来技術、競合技術の概要



従来、スピン偏極トランジスタ素子として、強磁性体からなるソース及びドレインと、該ソース及び該ドレインと直接あるいはトンネル絶縁層を介して接合を成す非磁性体のチャネル層と、該チャネル層上に直接又はゲート絶縁体層を介して設けられ、チャネル層の電位を制御するゲート電極と、を備えるスピン偏極トランジスタ素子が知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照。)。特許文献1及び非特許文献1記載のトランジスタでは、ゲート電極を用いてチャネル層へ電界を印加し、チャネル層内の電子スピンを回転制御することによって、ソースとドレインとの間の電流のオン・オフを制御する。

産業上の利用分野



本発明は、スピン偏極トランジスタ素子に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1方向に磁化された強磁性体からなるソース部と、
前記ソース部に離間して並設され、前記第1方向に磁化された強磁性体からなるドレイン部と、
前記ソース部と前記ドレイン部との間に配置され、前記ソース部及び前記ドレイン部に直接又はトンネル層を介して接合されたチャネル部と、
前記チャネル部のスピンの向きを前記第1方向に揃えるように制御するための円偏光を前記チャネル部へ照射する円偏光照射部と、
を備え
前記ソース部及び前記ドレイン部の厚さは、前記円偏光の侵入長を超える厚さである、スピン偏極トランジスタ素子。

【請求項2】
前記チャネル部は半導体材料により形成され、前記円偏光照射部は、前記チャネル部のバンドギャップエネルギー以上のエネルギーに相当する波長を有する円偏光を前記チャネル部へ照射する請求項1に記載のスピン偏極トランジスタ素子。

【請求項3】
前記チャネル部はヒ化ガリウム(GaAs)により形成される請求項2に記載のスピン偏極トランジスタ素子。

【請求項4】
前記円偏光照射部は、前記第1方向に沿った方向に円偏光を照射する請求項1~3の何れか一項に記載のスピン偏極トランジスタ素子。

【請求項5】
基板を備え、前記ソース部と前記ドレイン部とは前記基板上に形成され、前記第1方向は基板に垂直な方向であり、前記円偏光照射部は、前記第1方向に沿った方向に円偏光を照射する請求項4に記載のスピン偏極トランジスタ素子。

【請求項6】
基板を備え、前記ソース部と前記ドレイン部とは前記基板上に形成され、前記第1方向は基板面内方向であり、前記円偏光照射部は、前記チャネル部への円偏光の侵入角度が90度より小さい角度となるように円偏光を照射する請求項1~3の何れか一項に記載のスピン偏極トランジスタ素子。

【請求項7】
前記チャネル部は、二次元電子ガス層を有する請求項1~6の何れか一項に記載のスピン偏極トランジスタ素子。

【請求項8】
前記ソース部及び前記ドレイン部の厚さは、前記チャネル部の厚さよりも厚い請求項1~7の何れか一項に記載のスピン偏極トランジスタ素子。

【請求項9】
第1方向に磁化された強磁性体からなる第1ソース部と、
前記第1ソース部に離間して並設され、前記第1方向に磁化された強磁性体からなる第1ドレイン部と、
前記第1ソース部と前記第1ドレイン部との間に配置され、前記第1ソース部及び前記第1ドレイン部に直接又はトンネル層を介して接合された第1チャネル部と、
第2方向に磁化された強磁性体からなる第2ソース部と、
前記第2ソース部に離間して並設され、前記第2方向に磁化された強磁性体からなる第2ドレイン部と、
前記第2ソース部と前記第2ドレイン部との間に配置され、前記第2ソース部及び前記第2ドレイン部に直接又はトンネル層を介して接合された第2チャネル部と、
前記第1チャネル部及び前記第2チャネル部のスピンの向きを前記第1方向に揃えるように制御するための円偏光を前記第1チャネル部及び前記第2チャネル部へ照射する円偏光照射部と、
を備え
前記第1ソース部の厚さ及び前記第1ドレイン部の厚さ並びに前記第2ソース部の厚さ及び前記第2ドレイン部の厚さは、前記円偏光の侵入長を超える厚さである、スピン偏極トランジスタ素子。

【請求項10】
前記第1チャネル部を構成する物質内のスピンを制御するために円偏光を照射する第1円偏光照射部と、
前記第2チャネル部を構成する物質内のスピンを制御するために円偏光を照射する第2円偏光照射部と、
を備える、請求項に記載のスピン偏極トランジスタ素子。

【請求項11】
前記第1ソース部及び前記第1ドレイン部の厚さは、前記第1チャネル部の厚さよりも厚く、
前記第2ソース部及び前記第2ドレイン部の厚さは、前記第2チャネル部の厚さよりも厚い請求項10に記載のスピン偏極トランジスタ素子。
産業区分
  • 半導体
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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