大阪大学：石墨烯可用于自旋晶体管中

大阪大学：石墨烯可用于自旋晶体管中

　　石墨烯作为构成LSI的MOSFET新一代通道材料而备受关注。这种碳材料还有望用作利用电子自旋实现非易失内性等功能的晶体管（自旋晶体管）材料。在“第57届应用物理学相关联合演讲会”（东海大学湘南校区，2010年3月17~20日）举行的研讨会“纳米碳材料的最新动向：石墨烯、纳米管和富勒烯”上，大阪大学副教授白石诚司介绍了将石墨烯应用于自旋晶体管的最新研究结果（演讲序号：17p-TD-4）。

　　石墨烯之所以有望用作自旋晶体管材料，原因是其自旋轨道的相互作用较小，在石墨烯中流动的电子的自旋方向容易保持。例如，在MOSFET源漏极采用强磁性体、通道采用石墨烯的自旋晶体管中，如果将自旋方向一致的电流从源极注入到石墨烯中，该电流可以在基本不损失自旋方向信息的情况下到达漏极。如果有效利用这一特点，就有可能实现传导率随着源漏极磁化方向而发生变化的自旋晶体管。

　　白石的研究小组于2007年在全球率先证实了在室温下从强磁性体向石墨烯进行自旋注入的工作情况。据悉，向石墨烯之类的分子材料进行自旋注入的实证成果目前还非常少。

　　在自旋晶体管中采用石墨烯时存在的问题是，加载漏极电压时，源漏极之间的磁阻（MR）比容易出现下降。在采用强磁性体和MgO绝缘膜的通道磁阻（TMR）元件中，只要不加载1V左右的偏压，MR比就不会减半。而采用石墨烯之类分子材料的磁阻元件，一般只加载10mV左右的偏压，MR比就会减半。对于这一问题，白石等人的研究小组已经证实，通过采取提高强磁性体和石墨烯的界面质量等改进措施，可以获得与采用MgO绝缘膜的磁阻元件同等以上水平的偏压抗性。