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口頭

原子層スケールでみたグラフェン/ニッケル界面の電子スピン状態

境 誠司; 松本 吉弘*; 圓谷 志郎; 楢本 洋*; 小出 明広*; 藤川 高志*; 山内 泰*; 雨宮 健太*

no journal, , 

グラフェンは、長距離スピン輸送の実現や分子性材料をスピントロニクスに用いるためのベース材料として注目されている。本研究では、グラフェン基デバイスの基本構造であるグラフェン/磁性金属界面の電子スピン状態を、原子層スケールの深さ分解能を有する深さ分解X線磁気円二色性分光とスピン偏極He原子線による最表面スピン検出法を用いて調べた。その結果、単層グラフェン(SLG)/Ni(111)界面から数原子層の領域で、Ni薄膜の容易磁化方向が面内から面直方向に変化することが明らかになった。一方、SLGは、界面のNi原子層との相互作用により伝導を担う$$pi$$バンドの電子状態が変化しNiと逆向きのスピン偏極を生じることやスピン軌道相互作用の増大が生じることが分かった。

口頭

Spin orientation and electronic states at graphene/nickel interface

松本 吉弘*; 圓谷 志郎; 小出 明広*; 大伴 真名歩*; Avramov, P.*; 楢本 洋*; 雨宮 健太*; 藤川 高志*; 境 誠司

no journal, , 

グラフェン基スピントロニクスデバイスの特性を司るグラフェン/磁性金属界面の電子・スピン状態について、深さ分解X線磁気円二色性分光による調査を行った。その結果、グラフェン/ニッケル界面においてニッケル中の電子スピン(磁化)の安定な配置が面直方向に変化する特異な物性(界面誘起垂直磁気異方性)が生じることが明らかになった。さらに、界面における相互作用によりグラフェンの電子状態が変化し磁性を帯びることも分かった。

口頭

熱酸化処理によるSiO$$_{2}$$/GaN界面でのGaOx形成とMOS界面特性向上

山田 高寛*; 渡邉 健太*; 野崎 幹人*; 吉越 章隆; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

no journal, , 

GaNは次世代パワーデバイス材料として期待されている。本研究では極薄GaOx界面層の新たな形成方法として、プラズマCVDによりGaN基板上に成膜したSiO$$_{2}$$キャップ層越しのGaN表面の熱酸化について検討し、作製したSiO$$_{2}$$/GaOx/GaN MOSキャパシタの界面特性について評価した。放射光光電子分光測定から、800度で熱酸化したSiO$$_{2}$$/GaN試料のGa2p$$_{3/2}$$スペクトルは、Ga-N結合成分に相当するHCl洗浄後のGaN試料に比べて、高結合エネルギー(BE)側の強度が増加していることがわかった。これはGa-N結合成分から約0.4eVほど高BE側に表れるGa-O結合成分が増加した結果であり、SiO$$_{2}$$/GaN界面に薄いGaOx層が存在することを示している。800度で熱酸化したSiO$$_{2}$$/GaOx/GaN構造にゲート電極を形成してMOSキャパシタを作製し、容量-電圧(C-V)特性を測定したところ、1MHzから1kHzまでの周波数範囲に渡ってC-Vカーブの周波数分散はほとんど見られず、またヒステリシスも50mV以下と小さいことがわかった。さらに、理想C-Vカーブともほぼ一致していたことから、SiO$$_{2}$$/GaN構造への後酸化処理で非常に優れた界面特性が実現されたことがわかった。

口頭

SiO$$_{2}$$/GaN構造の熱酸化処理による極薄GaOx界面層形成とMOS界面特性向上

山田 高寛*; 渡邉 健太*; 野崎 幹人*; 吉越 章隆; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

no journal, , 

MOS型GaNパワーデバイス実現には、絶縁膜/GaN界面の特性改善が重要な課題である。本研究ではGaN基板上にSiO$$_{2}$$層を成膜した試料に対して熱酸化処理を行い、極薄GaOx界面層の形成について検討するとともに、作製したSiO$$_{2}$$/GaOx/GaN MOSキャパシタの電気特性評価を行った。SiO$$_{2}$$/GaN構造の熱酸化によって平坦かつ極薄GaOx界面層が形成可能であることがわかった。次に、GaOx/GaN界面の電気特性を評価するため、各試料に対して膜質改善のためN$$_{2}$$雰囲気中で800度3分間の熱処理を施した後、Niゲート電極とAl裏面電極を真空蒸着してSiO$$_{2}$$/GaOx/GaN MOSキャパシタを作製した。各試料の容量-電圧(C-V)特性において、1000度の試料を除いて、1kHz-1MHzの周波数範囲に渡って周波数分散およびヒステリシスはほとんど見られなかった。さらに、理想C-Vカーブともよく一致しており、非常に優れた界面が実現されていることがわかった。

口頭

AlGaN/GaN MOS-HFETにおけるAl系ゲート絶縁膜の界面反応制御

渡邉 健太*; 野崎 幹人*; 山田 高寛*; 中澤 敏志*; 按田 義治*; 石田 昌宏*; 上田 哲三*; 吉越 章隆; 細井 卓治*; 志村 考功*; et al.

no journal, , 

GaNは絶縁破壊電界などSiC以上の優れた物性値を有するため、パワーデバイスへの応用が期待されている。また、AlGaN/GaN HFETは優れた高周波特性を示すが、ゲートリーク電流低減のためにMOSゲート構造の実現が望まれている。ゲート絶縁膜として原子層堆積法(ALD)によるAl$$_{2}$$O$$_{3}$$が広く検討されているが、現在のところ十分な界面特性は得られていない。そこで本研究では、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$及びAlONについて成膜時の基板温度を室温から300度の範囲で変化させ、放射光光電子分光法によるMOS界面構造評価及び、MOSキャパシタによる電気特性評価を行った。その結果、成膜中にAlGaN表面の酸化及び後熱処理によるGa拡散が見られ、界面特性が劣化することがわかった。それに対しAlONは成膜温度に関わらず界面反応のほとんど無い良好な熱的安定性を示し、また界面特性にも優れることがわかった。

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