開放特許抄録集電気関係

整理番号:0157

磁性半導体薄膜及び磁性半導体薄膜の製造方法

利用分野

スピントロニクスデバイス、半導体メモリ、ダイオード

発明者

内富直隆

発明の目的

半導体プロセスの整合性に優れ、半導体基板と磁性半導体薄膜とが格子整合し、キュリー温度Tcが300K付近でバラツキが少ないII－IV－V2族の磁性半導体薄膜とすることを目的とします。

概要

加熱した基板上に緩衝層を形成した後、この緩衝層上に磁性半導体層として遷移金属元素を添加したZnSnAs2をエピタキシャル成長させて磁性半導体薄膜を形成します。

また、使用する基板としては、半導体プロセス用として特にInP、Si、GaAsのいずれかを含む基板が好ましく、これによりZnSnAs2のエピタキシャル成長が好適に行われます。

特徴・効果

本発明では、加熱した基板上に緩衝層を形成した後、この緩衝層上に磁性半導体層として遷移金属元素を添加したZnSnAs2をエピタキシャル成長させるので、基板と磁性半導体薄膜とが格子整合し、Tcが300K付近でバラツキが少ないII－IV－V2族希薄磁性半導体材料のZnSnAs2磁性半導体薄膜を形成できます。

また、この磁性半導体薄膜を用いることにより、室温でも動作可能な半導体スピントロニクスデバイスとしてトンネル磁気抵抗素子、記録素子、発光素子、トランジスタ、スピン偏極素子などにも適用できます。

さらに、Si基板又はGaAs基板を用いることにより、従来の半導体プロセスとの整合性に優れた磁性半導体薄膜を得ることができます。

発明の詳細・図面等

【特許請求の範囲】

加熱した基板上に緩衝層を形成した後に、該緩衝層上に磁性半導体層として遷移金属元素を添加したZnSnAs2をエピタキシャル成長させる磁性半導体薄膜の製造方法において、前記基板であるSi又はGaAsと、前記緩衝層である前記基板から順に形成されたAlSb、GaAsSb、ZnSnAs2と、前記磁性半導体層である遷移金属元素を添加したZnSnAs2とが格子整合するように形成することを特徴とする磁性半導体薄膜の製造方法。

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【詳細】

加熱した基板上に緩衝層を形成した後、この緩衝層上に磁性半導体層として遷移金属元素を添加したZnSnAs2をエピタキシャル成長させます。これにより、基板と磁性半導体薄膜とが格子整合し、Tcが300K付近でバラツキが少ないⅡ－Ⅳ－Ⅴ2族希薄磁性半導体材料のZnSnAs2磁性半導体薄膜を形成します。

なお、図1はInP基板を用いた場合の緩衝層及び磁性半導体層の積層例を示す模式図で、図2は緩衝層及び磁性半導体層の結晶成長に関するタイミングチャートの一例です。

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図1　InP基板の緩衝層積層例