京大ら，ゲルマニウムにおける室温スピン伝導に成功

京都大学，大阪大学，およびイギリスWarwick大学のグループは共同で，次世代半導体材料として大きな注目を集めているゲルマニウム（Ge）中に室温でスピンを流すことに世界で初めて成功した（ニュースリリース）。

GeはSiを大きく凌駕する高い移動度（電子などの動きやすさの指標）を達成している材料であり，Siを超える次世代エレクトロニクス材料として大きな注目を集めている。Siエレクトロニクスの限界を超えるもう一つのキーテクノロジーがスピントロニクスであり，電子の電荷自由度に加えスピン自由度を同時に制御する技術。

これまでシリコンを用いたスピントロニクスでは，室温でのスピン伝導やシリコンスピンMOSトランジスタ動作が同研究グループによって実現していたものの，この次世代半導体材料であるゲルマニウムにおいては応用可能性を広く開拓する室温でのスピン輸送は実現しておらず，半導体スピントロニクス分野において次に達成すべき重要なマイルストーンとなっていた。

今回，n型ゲルマニウム（n-Ge）上にNiFe（Py）合金とパラジウムを一定の距離L離して作製した。Pyに静磁場Hを印加した状態でマイクロ波（micro wave）を照射すると強磁性共鳴という現象がPy中で生じる。この条件下でn-Ge中にスピンが強制的に注入（ポンプ）される。

ポンプされたスピンは純スピン流としてn-Geを伝導しパラジウムに吸収されるが，パラジウムにおける逆スピンホール効果により純スピン流は電流に変換され，電圧が観測される。実験ではこの電圧を観測することで室温スピン伝導の証明を行なった。

今回の成果はポストSi材料であるGeとポストSiエレクトロニクス技術であるスピントロニクスの融合により，現在のエレクトロニクスが直面している技術限界を突破できた，という大きな意義を持つと，研究グループはしている。