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半導体装置 UPDATE

国内特許コード P170014682
整理番号 (S2015-0371-N0)
掲載日 2017年11月21日
出願番号 特願2016-568732
出願日 平成28年1月6日(2016.1.6)
国際出願番号 JP2016050206
国際公開番号 WO2016111306
国際出願日 平成28年1月6日(2016.1.6)
国際公開日 平成28年7月14日(2016.7.14)
優先権データ
  • 特願2015-002769 (2015.1.9) JP
発明者
  • 太田 裕道
  • 片瀬 貴義
  • 鈴木 雄喜
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 半導体装置 UPDATE
発明の概要 半導体装置は、酸化物の磁性材料からなる活性層と、活性層の上に設けられた、水を含有する多孔質誘電体とを含み、水の電気分解で形成された水素および酸素を用いて、強磁性金属と反強磁性絶縁体との間で活性層の結晶構造を変化させる。
従来技術、競合技術の概要


近年、磁性材料中の微小な磁石である電子スピンを、磁界に代えて電界で制御する次世代スピントロニクスが大きな注目を集めており、その一例が磁性材料を活性層に用いてゲート電圧で活性層の磁気を制御する強磁性薄膜トランジスタである。ここで、磁性材料の多くは金属並みの高い電子(またはホール)キャリア濃度(1022cm-3程度)を有するため、半導体エレクトロニクスで用いられる誘電体をゲート絶縁膜に用いた場合、キャリア濃度を十分に変調することができない。このため、イオン液体を用いて強磁性体のキャリア濃度を変調する電気二重層トランジスタが提案されている(例えば、非特許文献1、2参照)。

産業上の利用分野


本発明は、酸化物の磁性体を活性層に用いた半導体装置に関し、特に、活性層の結晶構造を変化させて、強磁性金属と反強磁性絶縁体との間で活性層の特性を切り替える半導体装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
酸化物の磁性材料からなる活性層と、
該活性層の上に設けられた、水を含有する多孔質誘電体と、を含み、
該水の電気分解で形成された水素および酸素を用いて、強磁性金属と反強磁性絶縁体との間で該活性層の結晶構造を変化させることを特徴とする半導体装置。

【請求項2】
基板と、
該基板の上に設けられた、酸化物の磁性材料からなる活性層と、
該基板の上に、該活性層を挟んで配置されたソース電極およびドレイン電極と、
該活性層の上に設けられた、水を含有する多孔質誘電体と、
該多孔質誘電体の上に設けられたゲート電極と、を含み、
該ゲート電極に電圧を印加して該水を電気分解し、形成された水素および酸素を用いて、強磁性金属と反強磁性絶縁体との間で該活性層の結晶構造を変化させることを特徴とする半導体装置。

【請求項3】
上記活性層は、強磁性金属と反強磁性絶縁体との間で、酸素含有率が変化することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の半導体装置。

【請求項4】
上記強磁性金属は、ペロブスカイト型構造のSrCoOからなり、上記反強磁性絶縁体は、ブラウンミラライト型構造のSrCoO2.5からなることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の半導体装置。

【請求項5】
上記活性層は、ABOx(A:Ca、Sr、Ba、B:Co、Mn、Cr、Fe、Ni、2.0≦x3.5)で表される酸化物からなることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の半導体装置。

【請求項6】
上記多孔質誘電体は、12CaO・7Al、CaO、Al、12SrO・7Al、Y、HfO、SiO、MgO、NaTaO、KTaO、LaAlO、ZrO、MgAl、Nb、Ta、Si、SrTiO、BaTiO、CaTiO、SrZrO、CaZrOBaZrO、およびゼオライトからなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の半導体装置。

【請求項7】
上記多孔質誘電体は、空孔率が5~70体積%で、水分含有率が23~100体積%の多孔質誘電体からなることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の半導体装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016568732thum.jpg
出願権利状態 公開
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