自旋极化晶体管元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种自旋极化晶体管元件。
【背景技术】
[0002]以往，作为自旋极化晶体管元件，已知一种自旋极化晶体管元件，其具备:源极及漏极，包含强磁性体；非磁性体的通道层，直接或经由隧道绝缘层与该源极及该漏极形成接合；与栅电极，在该通道层上直接或经由栅极绝缘体层而设置，并控制通道层的电位(例如，参照专利文献I和非专利文献I)。专利文献I及非专利文献I记载的晶体管通过使用栅电极对通道层施加电场且旋转控制通道层内的电子自旋，而控制源极与漏极之间的电流的接通/断开。
[0003]先前技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2011-187861号公报
[0006]非专利文献
[0007]非专利文献1:S.Da1:ta and B.Das 著，“Electronic analog of the electroopticmodulator，，，Applied Physics Letters, 1990 年 2 月 12 日，pp.665 ?667
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]随着近年来硬件小型化，对于晶体管也要求小型化。然而，在专利文献I及非专利文献I记载的晶体管，因为必须在源极与漏极之间确保用于配置电压施加用的栅电极的空间，所以源极及漏极的配置自由度会受限。因此，就结果而言，有难以进行晶体管的小型化之虞。本技术领域期望具有可小型化的构造的晶体管。
[0010]解决课题的手段
[0011]本发明的一方式的自旋极化晶体管元件具备:源极部，由在第I方向被磁化的强磁性体构成；漏极部，与源极部分离地并列设置且由在第I方向被磁化的强磁性体构成；通道部，配置于源极部与漏极部之间，且直接或经由隧道层接合于源极部及漏极部；及圆偏振光照射部，朝通道部照射用于控制通道部的自旋方向的圆偏振光。
[0012]通过如此构成，使用圆偏振光照射部对通道部照射圆偏振光，而在通道部，自旋经极化的电子被激发，通道部的电阻发生变化。如此，因为可利用圆偏振光非接触地控制自旋方向，举例而言，可通过仅照射圆偏振光来控制自旋方向而不需要栅电极，从而提升源极部及漏极部的配置自由度，或可通过并用电压施加与圆偏振光照射，而简化用于施加电压的机构本身。因此，可使晶体管元件小型化，且可提升该元件设计的自由度。
[0013]在一实施方式，可为通道部由半导体材料形成，且圆偏振光照射部朝通道部照射具有相当于通道部的能带隙能量以上的能量的波长的圆偏振光。通过如此构成，圆偏振光被照射到通道部时，形成通道部的半导体材料中的自旋可从价带跃迀到传导带。因此，可更高效率地使从源极部注入的电流流向漏极部。
[0014]在一实施方式，可为通道部由砷化镓(GaAs)形成。通过如此构成，通过由圆偏振光照射部朝通道部照射具有相当于与GaAs的能带隙能量相同或略高的能量的波长的圆偏振光，可使通道部的自旋从价带跃迀到传导带。因此，可更高效率地使从源极部注入的电流流向漏极部。
[0015]在一实施方式，可为圆偏振光照射部朝沿着第I方向的方向照射圆偏振光。在一实施方式，可为具备基板，源极部与漏极部形成于基板上，所述第I方向为垂直于基板的方向，且圆偏振光照射部朝沿着第I方向的方向照射圆偏振光。在一实施方式，可为具备基板，源极部与漏极部设于所述基板上，第I方向为基板面内方向，且圆偏振光照射部以朝向通道部的圆偏振光的进入角度为小于90度的角度的方式照射圆偏振光。
[0016]通过如此构成，因为可照射圆偏振光而使通道部的自旋方向与第I方向即源极部及漏极部的磁化方向一致，所以可使从源极部注入的电流流向漏极部。
[0017]在一实施方式，可为通道部具有二维电子气体层。通过如此构成，因为自旋由二维电子气体供给，所以可高效率地进行通道部中的自旋的角动量的传递。
[0018]在一实施方式，可为源极部及漏极部的厚度为超过圆偏振光的进入长度的厚度。在一实施方式，可为源极部及漏极部的厚度比通道部的厚度更厚。
[0019]通过如此构成，即使在光被照射到源极部及漏极部的情况下，也可仅控制通道部的自旋。
[0020]又，本发明的其他方式的自旋极化晶体管元件具备:第I源极部，由在第I方向被磁化的强磁性体构成；第I漏极部，与第I源极部分离地并列设置且由在第I方向被磁化的强磁性体构成；第I通道部，配置于第I源极部与第I漏极部之间，且直接或经由隧道层接合于第I源极部及第I漏极部；第2源极部，由在第2方向被磁化的强磁性体构成；第2漏极部，与第2源极部分离地并列设置且由在第2方向被磁化的强磁性体构成；第2通道部，配置于第2源极部与第2漏极部之间，且直接或经由隧道层接合于第2源极部及第2漏极部；及圆偏振光照射部，朝第I通道部及第2通道部照射用于控制第I通道部及第2通道部的自旋方向的圆偏振光。
[0021]通过如此构成，通过圆偏振光照射部，圆偏振光被照射到第I通道部及第2通道部，在第I通道部及第2通道部，自旋经极化的电子被激发，第I通道部及第2通道部的电阻发生变化。因此，可不使用栅电极而使从第I源极部及第2源极部注入的电流流向第I漏极部及第2漏极部。因此，可使晶体管元件小型化。而且，可通过将圆偏振光照射到多个自旋极化晶体管，而统一控制多个自旋极化晶体管。
[0022]在一实施方式，可具备:第I圆偏振光照射部，为了控制构成第I通道部的物质内的自旋而照射圆偏振光；及第2圆偏振光照射部，为了控制构成第2通道部的物质内的自旋而照射圆偏振光。通过如此构成，可实现多个自旋极化晶体管的统一控制与单独控制。
[0023]在一实施方式，可为第I源极部及第2源极部以及第I漏极部及第2漏极部的厚度为超过圆偏振光的进入长度的厚度。在一实施方式，可为第I源极部及第I漏极部的厚度比第I通道部的厚度更厚，且第2源极部及第2漏极部的厚度比第2通道部的厚度更厚。
[0024]通过如此构成，即使在光被照射到源极部及漏极部的情况下，也可仅控制通道部的自旋。
[0025]发明的效果
[0026]如以上说明，若按本发明的各种方式及实施方式，则可提供具有可小型化的构造的晶体管元件。
【附图说明】
[0027]图1为说明第I实施方式的自旋极化晶体管元件的概略剖面图。
[0028]图2为说明由圆偏振光照射部进行的自旋控制的示意图。
[0029]图3为说明第I实施方式的自旋极化晶体管元件为截止状态的自旋方向的示意图。
[0030]图4为说明第I实施方式的自旋极化晶体管元件为导通状态的自旋方向的示意图。
[0031]图5为说明第2实施方式的自旋极化晶体管元件为截止状态的自旋方向的示意图。
[0032]图6为说明第2实施方式的自旋极化晶体管元件为导通状态的自旋方向的示意图。
[0033]图7为说明第3实施方式的自旋极化晶体管元件的示意图。
[0034]图8为说明第4实施方式的自旋极化晶体管元件的示意图。
[0035]图9为说明实施方式的自旋极化晶体管元件的变形例的示意图。
【具体实施方式】
[0036][实施发明的方式]
[0037]以下，参照附图具体说明本发明的实施方式。此外，在附图的说明中，对同一要素附加同一符号，并省略重复的说明。又，附图的尺寸比例未必与所说明的一致。
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