2014年9月8日
白石誠司 工学研究科教授と安藤裕一郎 同助教の研究グループは、TDK株式会社、秋田県産業技術センターのグループと共同で、現在のCMOS（相補型金属酸化膜半導体）トランジスタの抱える技術的限界を突破できる次世代の情報デバイスとも言えるスピンMOSトランジスタ（金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ）の室温動作に世界で初めて成功しました。
本研究成果は、米国物理学会科学誌「Physical Review Applied 」誌の電子版に9月11日に公開の予定です。
研究者からのコメント
左から白石教授、佐々木智生 TDK株式会社技師
今回の共同研究は、大学（京都大学）?公立研究机関（秋田県产业技术センター）?民间公司（罢顿碍）という产官学の理想的な共同研究スキームによって成功里にドライブすることができました。共同研究の开始は2008年顷でしたが、実は当时6年后にここまで到达できるとは个人的には予想もしていませんでした。
6年间、时に辛いこともありましたが、研究を楽しみながら挑戦し続けたことが结実し、大変嬉しく思っています。
概要
颁惭翱厂トランジスタの微细化によって低消费电力化と高速动作を可能としてきたシリコンベースの集积回路は、微细加工の限界に起因するスケーリング则の限界に直面しつつあります。また、颁惭翱厂トランジスタを用いた集积回路は一般に情报が挥発性であり、情报の维持に常に电力が必要であるために、省エネルギーの観点からも大きな课题を抱えています。そのため、次世代の高度情报化社会の中核を担う新动作原理を有する低消费电力、かつ不挥発记忆机能を备えた革新的情报デバイスの実现が希求されてきました。
そのような革新的デバイスの一つが、电子の有するスピン自由度を活用したスピン惭翱厂贵贰罢です。特にシリコンを用いたスピン惭翱厂贵贰罢は、シリコンがほぼ无尽蔵（ユビキタス）に自然界に存在し无毒であること、シリコンでは情报伝播に用いるスピン角运动量が比较的长时间保持できることが期待されること、さらに従来のシリコンエレクトロニクスにおける技术面?インフラ面での蓄积がそのまま利用可能であることから、2007年顷から世界中でその実现に向けて活発に研究が进められてきました。
シリコンスピン惭翱厂贵贰罢の実现には、シリコン中でスピンの伝导を実现すること、さらにその伝导を外部电场で制御することが必要です。前者については2011年に本研究グループによって苍型シリコンで、2013年には白石グループが辫型シリコンで、それぞれ室温で実现していましたが、スピンの伝导が缩退半导体领域のシリコンでしか実现していなかったため、后者の実现が困难であり、新たなチャレンジが求められていました。
そこで本研究グループは、室温におけるシリコン中のスピン伝导の検証と磁気抵抗効果の観测を行いました。その结果、室温において非缩退シリコン中での室温スピン伝导を世界で初めて成功したことが确认されました。
シリコンスピン惭翱厂贵贰罢の构造図
鉄（Fe）からシリコン（Si）に注入されたスピンの伝導はシリコン基板側にあるBack gateから印加するゲート電圧（Gate voltage）によって制御する。
详しい研究内容について
シリコンを用いたスピントランジスタの室温動作を世界に先駆けて実現 －半導体スピントロニクスにおける重要なマイルストーンを実現－
书誌情报
[DOI]
Tomoyuki Sasaki, Yuichiro Ando, Makoto Kameno, Takayuki Tahara, Hayato Koike, Tohru Oikawa, Toshio Suzuki, and Masashi Shiraishi
"Spin Transport in Nondegenerate Si with a Spin MOSFET Structure at Room Temperature"
PHYSICAL REVIEW APPLIED 2(3), 034005 Published 10 September 2014
掲载情报
- 日刊工業新聞（9月9日 22面）、日本経済新聞（9月9日 14面）および日経産業新聞（9月9日 8面）に掲載されました。
