自旋极化晶体管元件制造技术

本发明专利技术具备：源极部，由在第1方向被磁化的强磁性体构成；漏极部，与源极部分离地并列设置且由在第1方向被磁化的强磁性体构成；通道部，配置于源极部与漏极部之间，且直接或经由隧道层接合于源极部及漏极部；及圆偏振光照射部，将用于控制通道部的自旋方向的圆偏振光朝通道部照射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种自旋极化晶体管元件。
技术介绍
以往，作为自旋极化晶体管元件，已知一种自旋极化晶体管元件，其具备：源极及漏极，包含强磁性体；非磁性体的通道层，直接或经由隧道绝缘层与该源极及该漏极形成接合；与栅电极，在该通道层上直接或经由栅极绝缘体层而设置，并控制通道层的电位(例如，参照专利文献1和非专利文献1)。专利文献1及非专利文献1记载的晶体管通过使用栅电极对通道层施加电场且旋转控制通道层内的电子自旋，而控制源极与漏极之间的电流的接通/断开。先前技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-187861号公报非专利文献非专利文献1：S.Datta and B.Das著，“Electronic analog of the electrooptic modulator”，Applied Physics Letters，1990年2月12日，pp.665～667
技术实现思路
专利技术要解决的课题随着近年来硬件小型化，对于晶体管也要求小型化。然而，在专利文献1及非专利文献1记载的晶体管，因为必须在源极与漏极之间确保用于配置电压施加用的栅电极的空间，所以源极及漏极的配置自由度会受限。因此，就结果而言，有难以进行晶体管的小型化之虞。本
期望具有可小型化的构造的晶体管。解决课题的手段本专利技术的一方式的自旋极化晶体管元件具备：源极部，由在第1方向被磁化的强磁性体构成；漏极部，与源极部分离地并列设置且由在第1方向被磁化的强磁性体构成；通道部，配置于源极部与漏极部之间，且直接或经由隧道层接合于源极部及漏极部；及圆偏振光照射部，朝通道部照射用于控制通道部的自旋方向的圆偏振光。通过如此构成，使用圆偏振光照射部对通道部照射圆偏振光，而在通道部，自旋经极化的电子被激发，通道部的电阻发生变化。如此，因为可利用圆偏振光非接触地控制自旋方向，举例而言，可通过仅照射圆偏振光来控制自旋方向而不需要栅电极，从而提升源极部及漏极部的配置自由度，或可通过并用电压施加与圆偏振光照射，而简化用于施加电压的机构本身。因此，可使晶体管元件小型化，且可提升该元件设计的自由度。在一实施方式，可为通道部由半导体材料形成，且圆偏振光照射部朝通道部照射具有相当于通道部的能带隙能量以上的能量的波长的圆偏振光。通过如此构成，圆偏振光被照射到通道部时，形成通道部的半导体材料中的自旋可从价带跃迁到传导带。因此，可更高效率地使从源极部注入的电流流向漏极部。在一实施方式，可为通道部由砷化镓(GaAs)形成。通过如此构成，通过由圆偏振光照射部朝通道部照射具有相当于与GaAs的能带隙能量相同或略高的能量的波长的圆偏振光，可使通道部的自旋从价带跃迁到传导带。因此，可更高效率地使从源极部注入的电流流向漏极部。在一实施方式，可为圆偏振光照射部朝沿着第1方向的方向照射圆偏振光。在一实施方式，可为具备基板，源极部与漏极部形成于基板上，所述第1方向为垂直于基板的方向，且圆偏振光照射部朝沿着第1方向的方向照射圆偏振光。在一实施方式，可为具备基板，源极部与漏极部设于所述基板上，第1方向为基板面内方向，且圆偏振光照射部以朝向通道部的圆偏振光的进入角度为小于90度的角度的方式照射圆偏振光。通过如此构成，因为可照射圆偏振光而使通道部的自旋方向与第1方向即源极部及漏极部的磁化方向一致，所以可使从源极部注入的电流流向漏极部。在一实施方式，可为通道部具有二维电子气体层。通过如此构成，因为自旋由二维电子气体供给，所以可高效率地进行通道部中的自旋的角动量的传递。在一实施方式，可为源极部及漏极部的厚度为超过圆偏振光的进入长度的厚度。在一实施方式，可为源极部及漏极部的厚度比通道部的厚度更厚。通过如此构成，即使在光被照射到源极部及漏极部的情况下，也可仅控制通道部的自旋。又，本专利技术的其他方式的自旋极化晶体管元件具备：第1源极部，由在第1方向被磁化的强磁性体构成；第1漏极部，与第1源极部分离地并列设置且由在第1方向被磁化的强磁性体构成；第1通道部，配置于第1源极部与第1漏极部之间，且直接或经由隧道层接合于第1源极部及第1漏极部；第2源极部，由在第2方向被磁化的强磁性体构成；第2漏极部，与第2源极部分离地并列设置且由在第2方向被磁化的强磁性体构成；第2通道部，配置于第2源极部与第2漏极部之间，且直接或经由隧道层接合于第2源极部及第2漏极部；及圆偏振光照射部，朝第1通道部及第2通道部照射用于控制第1通道部及第2通道部的自旋方向的圆偏振光。通过如此构成，通过圆偏振光照射部，圆偏振光被照射到第1通道部及第2通道部，在第1通道部及第2通道部，自旋经极化的电子被激发，第1通道部及第2通道部的电阻发生变化。因此，可不使用栅电极而使从第1源极部及第2源极部注入的电流流向第1漏极部及第2漏极部。因此，可使晶体管元件小型化。而且，可通过将圆偏振光照射到多个自旋极化晶体管，而统一控制多个自旋极化晶体管。在一实施方式，可具备：第1圆偏振光照射部，为了控制构成第1通道部的物质内的自旋而照射圆偏振光；及第2圆偏振光照射部，为了控制构成第2通道部的物质内的自旋而照射圆偏振光。通过如此构成，可实现多个自旋极化晶体管的统一控制与单独控制。在一实施方式，可为第1源极部及第2源极部以及第1漏极部及第2漏极部的厚度为超过圆偏振光的进入长度的厚度。在一实施方式，可为第1源极部及第1漏极部的厚度比第1通道部的厚度更厚，且第2源极部及第2漏极部的厚度比第2通道部的厚度更厚。通过如此构成，即使在光被照射到源极部及漏极部的情况下，也可仅控制通道部的自旋。专利技术的效果如以上说明，若按本专利技术的各种方式及实施方式，则可提供具有可小型化的构造的晶体管元件。附图说明图1为说明第1实施方式的自旋极化晶体管元件的概略剖面图。图2为说明由圆偏振光照射部进行的自旋控制的示意图。图3为说明第1实施方式的自旋极化晶体管元件为截止状态的自旋方向的示意图。图4为说明第1实施方式的自旋极化晶体管元件为导通状态的自旋方向的示意图。图5为说明第2实施方式的自旋极化晶体管元件为截止状态的自旋方向的示意图。图6为说明第2实施方式的自旋极化晶体管元件为导通状态的自旋方向的示意图。图7为说明第3实施方式的自旋极化晶体管元件的示意图。图8为说明第4实施方式的自旋极化晶体管元件的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自旋极化晶体管元件，具备：源极部，由在第1方向被磁化的强磁性体构成；漏极部，与所述源极部分离地并列设置且由在所述第1方向被磁化的强磁性体构成；通道部，配置于所述源极部与所述漏极部之间，且直接或经由隧道层接合于所述源极部及所述漏极部；及圆偏振光照射部，朝所述通道部照射用于控制所述通道部的自旋方向的圆偏振光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.14 JP 2012-1797631.一种自旋极化晶体管元件，具备：
源极部，由在第1方向被磁化的强磁性体构成；
漏极部，与所述源极部分离地并列设置且由在所述第1方向被磁化的
强磁性体构成；
通道部，配置于所述源极部与所述漏极部之间，且直接或经由隧道层
接合于所述源极部及所述漏极部；及
圆偏振光照射部，朝所述通道部照射用于控制所述通道部的自旋方向
的圆偏振光。
2.如权利要求1所述的自旋极化晶体管元件，其中，
所述通道部由半导体材料形成，且所述圆偏振光照射部朝所述通道部
照射具有相当于所述通道部的能带隙能量以上的能量的波长的圆偏振光。
3.如权利要求2所述的自旋极化晶体管元件，其中，
所述通道部由砷化镓(GaAs)形成。
4.如权利要求1～3中任一项所述的自旋极化晶体管元件，其中，
所述圆偏振光照射部朝沿着所述第1方向的方向照射圆偏振光。
5.如权利要求4所述的自旋极化晶体管元件，其中，
具备基板，所述源极部与所述漏极部形成于所述基板上，所述第1方
向为垂直于基板的方向，且所述圆偏振光照射部朝沿着所述第1方向的方
向照射圆偏振光。
6.如权利要求1～3中任一项所述的自旋极化晶体管元件，其中，
具备基板，所述源极部与所述漏极部形成于所述基板上，所述第1方
向为基板面内方向，且所述圆偏振光照射部以朝向所述通道部的圆偏振光
的进入角度为小于90度的角度的方式照射圆偏振光。
7.如权利要求1～6中任一项所述的自旋极化晶体管元件，其中，
所述通道部具有二维电子气体层。
8.如权利要求1～7中任一项所述的自旋极化晶体管元件，其中，
所述源极部及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：广畑贵文，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，约克大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP