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FERROMAGNETIC SEMICONDUCTOR ELEMENT, AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME commons

Patent code P100000158
File No. K031P13
Posted date Apr 3, 2009
Application number P2009-080616
Publication number P2010-232562A
Patent number P5286502
Date of filing Mar 27, 2009
Date of publication of application Oct 14, 2010
Date of registration Jun 14, 2013
Inventor
  • (In Japanese)福村 知昭
  • (In Japanese)川崎 雅司
  • (In Japanese)上野 和紀
  • (In Japanese)岩佐 義宏
  • (In Japanese)下谷 秀和
  • (In Japanese)山田 良則
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title FERROMAGNETIC SEMICONDUCTOR ELEMENT, AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferromagnetic semiconductor element that operates at temperatures under room temperature, and also to provide a method of controlling the semiconductor element.
SOLUTION: The ferromagnetic semiconductor element includes a substrate 11, a titanium dioxide layer 15 provided on the substrate 11, a transition-element-doped titanium dioxide layer 12 provided on the titanium dioxide layer 15, an electrolyte 13 provided on the transition-element-doped titanium dioxide layer 12, and a gate electrode 14 provided to contact with the electrolyte 13. The electrolyte 13 is obtained by dissolving at least one electrolyte of CsCl4, Sr (ClO4)2, KClO4, NaClO4, and LiClO4 in a solvent. The intensity of the ferromagnetism of the transition-element-doped titanium dioxide layer 12 varies according to absence or presence of application of a gate voltage to the gate electrode 14. Cobalt is preferable as the transition element.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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)。

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2009080616thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) PRESTO Materials and processes for innovative next-generation devices AREA
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