阪大ら,ゲルマニウム中のスピン散乱の詳細を解明


大阪大学と東京都市大学の研究グループは,次世代の半導体チャネル材料として応用が期待されている「ゲルマニウム:Ge」と,高性能なスピントロニクス材料を高品質に接合した微小スピン素子を用いて,ゲルマニウム中のスピン流伝導におけるスピン散乱現象の詳細を明らかにした(ニュースリリース)。

これまで、電流を伴わない純スピン流をゲルマニウム中に生成し,輸送・操作・検出という一連の過程を高い信頼性で電気的に検出した報告は非常に少なく,そのスピン伝導メカニズムの詳細は明らかにされていなかった。

今回の研究では,ゲルマニウム中の不純物ドーピング量を意図的に変化させた複数の素子を用いて,純スピン流伝導を高感度に検出した結果,ゲルマニウム中のスピン伝導が,不純物原子がつくるスピン軌道相互作用を介したポテンシャルの影響を受けて散乱されることを実験的に突き止めた。

これは,最近提案された理論と整合するものであり,ゲルマニウムスピントロニクス素子の実現に向けた重要な物理が解明され,半導体素子の高速化と低消費電力化に近づいたことを意味しているとしている。

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