【電子】半導体系スピントロニクス素子における伝導現象を解明＝産総研

　独立行政法人 産業技術総合研究所エレクトロニクス研究部門スピントロニクスグループ
齋藤 秀和 研究員らは、全て半導体材料から構成されたトンネル磁気抵抗(TMR ; Tunneling
Magneto-Resistance)素子を作製し、電子の持つスピン（究極の微小磁石）に依存する電気
伝導現象の解明に初めて成功した。

　スピントロニクスという名前で呼ばれる磁性体を利用するエレクトロニクス技術からは、ホーム
サーバー用の大容量ハードディスクを可能にした巨大磁気抵抗(GMR)素子や、不揮発性磁気
メモリ（MRAM ; Magnetoresistive Random Access Memory）を可能にするTMR素子など、スピン
に依存する電気伝導現象を用いるスピントロニクス素子が生み出されてきた。これらの素子では、
電子のスピン状態を保持・伝搬することによりその機能が実現されている。従来のスピントロニ
クス素子は、その構成材料として強磁性金属材料を用いるもののみであった。一方、最近の
スピントロニクス研究分野において、半導体材料で構成されるスピントロニクス素子が次の
ターゲットとして浮上してきている。半導体材料はトランジスタやレーザーなどの多様な機能を
支える重要な材料であるため、半導体系材料で構成されたスピントロニクス素子には、既存の
MRAMを凌駕する未来の高性能不揮発メモリや、不揮発性論理素子の心臓部であるスピン
トランジスタなどの大きな可能性が期待されるからである。しかしながら、金属系材料にくらべて
半導体系材料はより複雑な電子状態を持つ材料であるため、これまでの研究では、半導体系
材料を用いたスピントロニクス素子において、金属系のスピントロニクス素子のように、スピン
状態の保持と伝搬が可能かどうかは明確でなかった。

　今回、産総研は強磁性電極層に強磁性半導体(Ga,Mn)As、トンネル障壁に半導体セレン化
亜鉛（ZnSe）といういずれも半導体膜材料を採用した全単結晶半導体型TMR素子を開発し、
スピンに依存する伝導現象を詳細に調べた。その結果、全て半導体材料で構成されるTMR
素子においても、（i）金属系のTMR素子と同様に、大きなTMR効果が得られること、(ii) 金属系
TMR素子には見られない、半導体の正孔（ホール）の特徴を反映した異方的TMR効果が発生
することの確認に成功した。今回の成果は、半導体スピントロニクス素子におけるスピン情報
の保存と伝搬の実証という基礎的な観点から重要な意味を持つ。さらに、スピントランジスタの
実現に道を拓くものである。

引用元：産業技術総合研究所プレスリリース
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2005/pr20050823/pr20050823.html

Origin of the Tunnel Anisotropic Magnetoresistance in Ga1-xMnxAs/ZnSe/Ga1-xMnxAs
Magnetic Tunnel Junctions of II-VI/III-V Heterostructures
Phys. Rev. Lett. 95, 086604 (2005)
http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000095000008086604000001&idtype=cvips&gifs=Yes

これは量子コンピュータと関係あるの？

ない

おー

半導体つってもシリコン系じゃないのね。

スピンで情報の伝搬→電流を流す必要無し→低発熱→高集積ＯＫ。

になるかな？

>>6
そんな感じ。

田村英一万歳