結(jié)晶及層疊體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種層疊體，其具備：作為具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的結(jié)晶的底膜12；和將M設(shè)為3d過渡金屬元素且將X的范圍設(shè)為0<X<1時，形成于所述底膜上的具有六方結(jié)構(gòu)的MgXM1-XO膜14。另外，本發(fā)明為一種結(jié)晶，其特征在于，將M設(shè)為3d過渡金屬元素且將X的范圍設(shè)為0<X<1時，該結(jié)晶為具有六方結(jié)構(gòu)的MgXM1-XO。
【專利說明】結(jié)晶及層疊體【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)晶及層疊體，例如涉及將M設(shè)為3d過渡金屬元素時為MgMO的結(jié)晶、以及含有該結(jié)晶作為膜的層疊體。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，一直在積極地推進(jìn)應(yīng)用了帶有電荷的自旋的信息處理、以及用于獨(dú)立控制自旋與電荷的技術(shù)開發(fā)。例如，提出了像MRAM (Magnetic Random Access Memory)和自旋晶體管這樣的、使用發(fā)生了自旋極化的傳導(dǎo)電子的器件等。
[0003]非專利文獻(xiàn)I中預(yù)測:作為Mg0(氧化鎂)的晶體結(jié)構(gòu)，除了纖鋅礦結(jié)構(gòu)與巖鹽結(jié)構(gòu)之外，MgO的晶體結(jié)構(gòu)可以是h-MgO(以下也稱為六方結(jié)構(gòu))。非專利文獻(xiàn)2和3中記載了強(qiáng)磁性體的異常霍爾效應(yīng)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]非專利文獻(xiàn)[0006]非專利文獻(xiàn)I Physical Review B Vol.63，104103 (2001)
[0007]非專利文獻(xiàn)2 Physical Review Letters Vol.97，126602 (2006)
[0008]非專利文獻(xiàn)3 JJAP Express Letter Vol.46，L642-L644 (2007)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]對于使用自旋極化傳導(dǎo)電子的器件來說，需要高效生成自旋極化傳導(dǎo)電子?；魻栠w移率大的試樣一般具有高傳導(dǎo)率。在這種情況下，高傳導(dǎo)率起因于高電子濃度，大部分情況下遷移率低。作為電子濃度高的試樣，有例如Fe、Co等強(qiáng)磁性金屬。對于強(qiáng)磁性金屬而言，傳導(dǎo)電子的自旋極化率為60%以下。傳導(dǎo)電子的自旋極化率依存于與定域自旋的相互作用而發(fā)生變化。例如，若傳導(dǎo)電子能夠在低電子濃度下具有高電子遷移率，則自旋極化率由偏斜散射(skew scattering)來確定。因此，有可能能夠?qū)崿F(xiàn)高自旋極化率。
[0011]本發(fā)明鑒于上述課題而完成，其目的在于提供，高效生成自旋極化傳導(dǎo)電子的層疊體、以及能夠制作該層疊體的結(jié)晶。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發(fā)明為一種層疊體，其特征在于，
[0014]具備:
[0015]作為具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的結(jié)晶的底膜，和
[0016]將M設(shè)為3d過渡金屬元素、且將X的范圍設(shè)為0〈X〈1時，形成于上述底膜上的具有六方結(jié)構(gòu)的MgxMgO膜；
[0017]其中，
[0018]將Mg或M示為20、將O示為22時，所述六方結(jié)構(gòu)為圖8的晶體結(jié)構(gòu)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，可以高效生成自旋極化傳導(dǎo)電子。[0020]就上述構(gòu)成而言，可以形成上述底膜的晶格常數(shù)3和13分別大于在上述膜為纖鋅礦結(jié)構(gòu)的情況下的晶格常數(shù)3和6的構(gòu)成。
[0021]就上述構(gòu)成而言，可以形成上述底膜為具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的氧化鋅的構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)成，可以形成六方結(jié)構(gòu)的膜。
[0022]就上述構(gòu)成而言，可以形成上述1為〇0、上述啦具―#膜的膜厚為60鹽以下的構(gòu)成。
[0023]就上述構(gòu)成而言，可以形成上述1為0、上述1&100膜的X的范圍為0.1以上且
0.5以下的構(gòu)成。
[0024]就上述構(gòu)成而言，可以形成上述啦具―#膜為在該膜上具有覆蓋膜的啦具―#膜，且形成上述覆蓋膜的結(jié)晶的晶格常數(shù)3和6分別大于在上述1&100膜為纖鋅礦結(jié)構(gòu)的情況下的晶格常數(shù)3和^的構(gòu)成。
[0025]就上述構(gòu)成而言，可以形成上述1&100膜為1^^000膜的構(gòu)成。另外，就上述構(gòu)成而言，當(dāng)1為(?和211、且將V的范圍設(shè)為0〈1〈1時，可以形成上述1&100膜為
膜的構(gòu)成。
[0026]本發(fā)明為一種結(jié)晶，其特征在于，
[0027]將1設(shè)為3(1過渡金屬元素、且將X的范圍設(shè)為00^〈1時，所述結(jié)晶為具有六方結(jié)構(gòu)的啦具―#，將啦或1示為20、將0示為22時，上述六方結(jié)構(gòu)為圖8的晶體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種結(jié)晶，其用于實(shí)現(xiàn)能夠高效生成自旋極化傳導(dǎo)電子的層疊體。
[0028]就上述構(gòu)成而言，可以形成上述為的構(gòu)成。另外，就上述構(gòu)成而言，當(dāng)1為(?和211、且將V的范圍設(shè)為0〈1〈1時，可以形成上述為的構(gòu)成。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明，可以提供高效生成自旋極化傳導(dǎo)電子的層疊體、以及能夠制造該層疊體的結(jié)晶。隨著自旋電子學(xué)的發(fā)展，它們作為電子器件、晶體管等是有用的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1⑷~圖1⑷為表示非專利文獻(xiàn)1的圖1所圖示的的晶體結(jié)構(gòu)的附圖。
[0032]圖2為實(shí)施例1所述的結(jié)晶的剖面圖。
[0033]圖3(3)~圖3(0為表示堆積膜厚為6011111以下的1成00膜時的冊￡￡0圖像的圖。
[0034]圖4(3)~圖4(0為表示堆積膜厚大于6011111的1甙膜時的冊￡￡0圖像的圖。
[0035]圖5⑷和圖5㈦為父即的測定結(jié)果。
[0036]圖6為在非專利文獻(xiàn)2的圖4上疊加實(shí)施例2的結(jié)果而示出的圖。
[0037]圖7為在非專利文獻(xiàn)3的圖1上疊加實(shí)施例2的結(jié)果而示出的圖。 [0038]圖8為表示六方結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1 (￡1)~圖1 ((63)為表示非專利文獻(xiàn)1的圖1所圖示的180的晶體結(jié)構(gòu)的圖。作為的晶體結(jié)構(gòu)，除了纖鋅礦結(jié)構(gòu)(12)以及巖鹽結(jié)構(gòu)(…)之外，從理論上推測出卜-%0結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。如圖1(^所示，就纖鋅礦結(jié)構(gòu)而言，鎂)上鍵合有4個0(氧如圖1(c)所示,就巖鹽結(jié)構(gòu)而言,Mg上鍵合有6個O。如圖1(b)所示,就六方結(jié)構(gòu)而言,纖鋅礦結(jié)構(gòu)的Mg與上下的O也發(fā)生鍵合。因此，Mg與5個O鍵合。另外，六方結(jié)構(gòu)的Z方向的晶格常數(shù)c與巖鹽結(jié)構(gòu)大致相同。另一方面，六方結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)a和b與纖鋅礦結(jié)構(gòu)大致相同。
[0040]就使用了作為MgO與CoO (氧化鉆)的混合晶的MgxCcvxO (以下也記為MgCoO)結(jié)晶的層疊體而言，發(fā)明人確認(rèn)出可以高效生成自旋極化電子。就MgxCcvxO結(jié)晶而言，在室溫和大氣壓下巖鹽結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)定相。若在纖鋅礦結(jié)構(gòu)的結(jié)晶上形成MgxCOl_x0(0〈X〈l)結(jié)晶，則在直至MgxCcvxO結(jié)晶發(fā)生晶格弛豫為止的膜厚中，可以形成不穩(wěn)定相?？梢源_認(rèn)出該不穩(wěn)定相為六方結(jié)構(gòu)。
[0041]實(shí)施例1
[0042]圖2為實(shí)施例1所述的層疊體的剖面圖。利用MBE (Molecular Beam Epitaxy)法，在ZnO (氧化鋅)基板10上堆積ZnO膜12作為底層，在ZnO膜12上堆積MgxCcvxO膜14，在MgxCcvxO膜14上堆積Y=0.05的MgyZn1^O(以下也記為MgZnO)膜16(0〈Y〈1)作為覆蓋層。各膜被堆積為單晶。堆積條件如下。
[0043]供給至MBE的元素:Mg(鎂)、Co(鉆)、Ζη(鋅)、02(氧)自由基
[0044]堆積溫度:750°C(用 thermoviewer 測量)
[0045]Zn原料 :Zn金屬由克努森容器(Knudsen cell)供給
[0046]Zn 供給蒸汽壓:4X KT4Pa
[0047]Mg原料:Mg金屬由克努森容器供給
[0048]Mg 供給蒸汽壓:I X KT5Pa
[0049]Co原料:Co金屬由克努森容器供給
[0050]Co 供給蒸汽壓:I X KT5Pa
[0051]O2自由基生成法:200W等離子體源
[0052]O2自由基流量:2sccm
[0053]使X 為 0.5 的 MgxCo^xO 膜 14 成膜時，進(jìn)行了 RHEED (Reflection High EnergyElectron Diffraction)觀察。圖3 (a)~圖3(c)為表示堆積膜厚為60nm以下的MgCoO膜14時的RHEED圖像的圖。圖3 (a)表示堆積ZnO膜12過程中的RHEED圖像，圖3 (b)表示堆積ZnO膜12、MgCoO膜14和MgZnO膜16過程中的RHEED圖像，圖3 (c)表示堆積MgZnO膜后的RHEED圖像。ZnO膜12的膜厚為100nm，MgCo0膜16的膜厚為30nm，MgZn0膜16的膜厚為lOOnm。
[0054]圖4(a)~圖4(c)為表示堆積膜厚大于60nm的MgCoO膜時的RHEED圖像的圖。ZnO膜12的膜厚為lOOnm，MgCoO膜14的膜厚大于60nm，MgZnO膜16的膜厚為lOOnm。圖4(a)~圖4(c)為與圖3(a)~圖3(c)同樣的附圖。從圖3(a)和圖4(a)可知,堆積ZnO膜12過程中的RHEED圖案穩(wěn)定。中心的點(diǎn)與兩側(cè)的點(diǎn)的間隔D對應(yīng)于晶格常數(shù)a，若間隔D小，則對應(yīng)于晶格常數(shù)a大。另外，如纖鋅礦結(jié)構(gòu)和六方結(jié)構(gòu)這樣的六方晶結(jié)構(gòu)中，晶格常數(shù)a和晶格常數(shù)b成比例關(guān)系，可以認(rèn)為對應(yīng)于晶格常數(shù)a的變化，晶格常數(shù)b也變化。
[0055]圖3(b)和圖4(b)中，縱向?yàn)槎逊e時間。分別相對于堆積時間示出圖3(a)和圖4(a)的白虛線的信號。中心的點(diǎn)與兩側(cè)的點(diǎn)的間隔D對應(yīng)于晶格常數(shù)a。圖3(b)中，在ZnO膜12的堆積、MgCoO膜14的堆積以及MgZnO膜16的堆積的期間，間隔D基本不變。這表示:從2110膜12到^2110膜16，晶格常數(shù)3基本不變。
[0056]另一方面，圖4(13)中，在1成00膜14的堆積途中(從1成00膜14的成長開始至堆積到60=0的膜厚的時間點(diǎn))，間隔0變大。這表示:發(fā)生晶格弛豫，晶格常數(shù)3變小。也就是說，對于膜厚大于6011111的1^00膜14而言，變成巖鹽結(jié)構(gòu)。
[0057]如圖3(0)所示，通過堆積182110膜16后的冊￡￡0圖像可知，表面極其平坦。另一方面，如圖4(0)所示，若1成00膜14的膜厚超過60=%則可以觀測到多個點(diǎn)衍射點(diǎn)，可知表面粗糙。可以認(rèn)為這是由于下述理由所致的，即，因?yàn)?成00膜14發(fā)生晶格弛豫，所以堆積面粗糙。
[0058]如上所述，從圖3⑷~圖4 ((6)的冊￡￡0的結(jié)果可知，1^00膜14的膜厚為60鹽以下時，晶格常數(shù)3基本與纖鋅礦結(jié)構(gòu)相同。1^00膜14的膜厚超過60=0時，變?yōu)閹r鹽結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)^
[0059]接著，進(jìn)行了 X為0.5的1^0—0膜14的X尺0 (父-!^測定。圖5⑷和圖5㈦為乂即的測定結(jié)果。圖5⑷表示發(fā)生了晶格弛豫后的1成00膜14 (即將1成00膜14堆積為比60=0厚的膜)的乂即的測定結(jié)果。圖5 (幻表示沒有發(fā)生晶格弛豫的1成00膜14(即膜厚為6011111以下的1成00膜14)的父1？0的測定結(jié)果。通過圖5(3)和圖5()3)可知，纖鋅礦結(jié)構(gòu)的2110的晶格常數(shù)(3均為0.260311111。圖5 (￡1)的1^00膜14的晶格常數(shù)(3為0.244鹽，圖5㈦的1^00膜14的晶格常數(shù)。為0.247鹽。
[0060]如上所述，巖鹽結(jié)構(gòu)中發(fā)生了晶格弛豫后的晶格常數(shù)0與膜厚為60=0以下且沒有發(fā)生晶格她豫的晶格常數(shù)?；鞠嗤?。
[0061]從這些結(jié)果可知，對于膜厚為6011111以下的1^00膜14而言，晶格常數(shù)3與纖鋅礦結(jié)構(gòu)相同，晶格常數(shù)。與巖鹽結(jié)構(gòu)相同。通過以上可以認(rèn)為，膜厚為60=0以下的1^00膜14為六方結(jié)構(gòu)。即，可以認(rèn)為1甙00膜14為啦或(?原子占據(jù)圖1(6)的啦的位點(diǎn)且0占據(jù)圖1(6)的0的位點(diǎn)而成的結(jié)構(gòu)。另一方面，膜厚大于6011111的1成00膜14發(fā)生晶格弛豫，變成穩(wěn)定相的巖鹽結(jié)構(gòu)。
[0062]像這樣，在^=0.5的膜14為最穩(wěn)定相的巖鹽結(jié)構(gòu)的情況下，與2=0膜12產(chǎn)生了約7%的晶格不整合。因此，在18)^000膜14的表面產(chǎn)生較大表面能。由此，若
膜14的膜厚超過臨界膜厚(對于實(shí)施例1而言為60=111)，則1^0』膜14的晶格應(yīng)變得到松弛而變成巖鹽結(jié)構(gòu)。另一方面，若為臨界膜厚以下，則1^^000膜14變成六方結(jié)構(gòu)。
[0063]實(shí)施例2
[0064]接著，在實(shí)施例2中，作為層疊體的樣品1，制作出膜厚為30110且X為0.5的
膜14的樣品，作為層疊體的樣品2，制作出膜厚為10鹽且X為0.1的膜
14的樣品。2=0膜12和％2110膜16與實(shí)施例1相同。將樣品1和樣品2加工成霍爾棒(^11 1381-)形狀。
[0065]使用霍爾棒形狀的樣品，測定電阻的溫度依存性、磁場中的磁阻、和霍爾效應(yīng)。電阻的溫度依存性為金屬性的 。得到約60%這樣大的正的磁阻效應(yīng)。對于溫度為41(下的霍爾電阻(^111 1-6818^06)的磁場依存性來說，觀測到正?；魻栃?yīng)和異?；魻栃?yīng)。已知異?；魻栃?yīng)與自旋極化有關(guān)。若異?；魻栃?yīng)的縱磁傳導(dǎo)率11188116^100011(11101:81106) 0)?與霍爾電導(dǎo)率(6^11 0011(11101:81106) 0 ^的比率大，貝丨』可以高效生成自旋極化電流。
[0066]圖6為在非專利文獻(xiàn)2的圖4上疊加實(shí)施例2的結(jié)果而示出的圖。利用異?；魻栃?yīng)的測定結(jié)果，假定實(shí)施例2所述的結(jié)構(gòu)二維地進(jìn)行傳導(dǎo)，從而計(jì)算出圖6中，白圓表不樣品1，黑圓表不樣品2。樣品1和樣品2的00/0 0值均變大。由此可知，實(shí)施例2中，1^00的自旋極化傳導(dǎo)電子的生成效率高。[0067]圖7為在非專利文獻(xiàn)3的圖1上疊加實(shí)施例2的結(jié)果而示出的圖。假定實(shí)施例2所述的結(jié)構(gòu)具有約30=0的寬度三維地進(jìn)行傳導(dǎo)，從而計(jì)算出0吣另外，雖然1甙00膜14為絕緣體，但由于2=0膜12、1甙00膜14和％2110膜16的自發(fā)極化之差，因而在2=0膜12的1成00膜14側(cè)的界面和^2110膜16的1成膜14側(cè)的界面產(chǎn)生二維電子。因此，假定2110膜12與1^00膜14的界面以及％2110膜16與1甙膜14的界面也包括在內(nèi)，為約3011111左右寬的傳導(dǎo)層。如圖7所示，樣品1和樣品2的0 0處值均變大。
[0068]如上所述，無論假定實(shí)施例2的傳導(dǎo)為二維傳導(dǎo)或三維傳導(dǎo)中的哪一種，異常霍爾效應(yīng)的0)(1/ 0)0(和0皿/ 0 0也顯示為大的值。由此可以認(rèn)為，實(shí)施例2所述的晶體結(jié)構(gòu)的自旋極化傳導(dǎo)電子的生成效率高。另外，即使1成00膜14的一部分發(fā)生了晶格弛豫，也可以得到高自旋極化傳導(dǎo)電子。在201(以下的溫度下可觀測到這樣的效果?？梢哉J(rèn)為這依存于磁性的轉(zhuǎn)移溫度。
[0069]如實(shí)施例2那樣，可以認(rèn)為，在具有六方結(jié)構(gòu)的膜14與具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的2=0膜12的界面生成了高遷移率且具有高自旋極化率的電子系。
[0070]另外，在晶格常數(shù)￡1和6分別大于在1^00膜14為纖鋅礦結(jié)構(gòu)的情況下的晶格常數(shù)￡1和6的底膜(例如2110膜12)上，形成啦辦』膜14。這樣，由于底膜的晶格常數(shù)大于1成00膜14的晶格常數(shù)，因此，在如圖1(3)那樣的纖鋅礦結(jié)構(gòu)中，1甙00膜14沿著方向擴(kuò)張。因此，啦或(?與沒有發(fā)生鍵合的上或下的0鍵合，且容易變成如圖1(6)所示的六方結(jié)構(gòu)。
[0071]作為底膜，可以像實(shí)施例1和實(shí)施例2那樣，使用纖鋅礦結(jié)構(gòu)的氧化鋅(2=0)。氧化鋅的晶格常數(shù)3和6比在1^00膜14為纖鋅礦結(jié)構(gòu)的情況下的晶格常數(shù)3和6大出約7%。因此，2=0膜12上的1成膜14容易變成六方結(jié)構(gòu)。作為晶格常數(shù)3和6比1成膜14的晶格常數(shù)3和6大的纖鋅礦結(jié)構(gòu)的底膜，還可以使用例如等。
[0072]另外，如圖4(6)所示，為了使1成00膜14形成六方結(jié)構(gòu)，優(yōu)選1成膜14的膜厚為6011111以下。另外，優(yōu)選3011111以下，進(jìn)一步優(yōu)選2011111以下。另外，為了作為1^00膜14而起作用，1甙00膜14的膜厚優(yōu)選為111111以上，更優(yōu)選為511111以上。
[0073]進(jìn)一步，在1^00膜14上形成晶格常數(shù)3和6分別大于在1甙膜14為纖鋅礦結(jié)構(gòu)的情況下的晶格常數(shù)3和6的％2110膜16來作為覆蓋膜。覆蓋膜具有使1^00膜14穩(wěn)定的功能。182110膜16的膜厚以及啦的濃度不會大幅地影響自旋極化傳導(dǎo)電子的生成。因此，可以使用2=0膜作為覆蓋膜。
[0074]如圖6和圖7所示可知，在膜14的X值為0.1以上且0.5以下的范圍時，異?；魻栃?yīng)的^/(^和0旭/0 XX變大。由此，至少在X值為0.1以上且0.5以下的范圍時，自旋極化傳導(dǎo)電子的生成效率大。X值更優(yōu)選0.2以上且0.4以下。將1設(shè)為3(1過渡金屬兀素時，對于六方結(jié)構(gòu)的膜來說也同樣，X值優(yōu)選為0.1以上且0.5以下，更優(yōu)選0.2以上且0.4以下。[0075]實(shí)施例1和實(shí)施例2中，作為六方結(jié)構(gòu)的膜，以1甙00膜14為例進(jìn)行了說明，但將I設(shè)為3(1過渡金屬元素時，也可以是具有六方結(jié)構(gòu)的膜。此處，3(1過渡金屬元素1可以是211(鋅)，111(錳)、附(鎳)^0(鉆)4(3(鈧)、11 (鈦)3(釩)鉻)16(鐵)或(6:11(銅)等第一過渡元素或它們的混合物。從使巖鹽結(jié)構(gòu)物質(zhì)群成為纖鋅礦結(jié)構(gòu)而形成界面，從而得到六方結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1和實(shí)施例2的想法出發(fā)，作為1，除(?以外，也可以使用上述3(1過渡金屬元素。在巖鹽結(jié)構(gòu)物質(zhì)群中，從能夠取得2價(jià)的電子配置并能夠成為磁性的起源的過渡金屬元素的觀點(diǎn)來看，1優(yōu)選為或附或者它們的混合物。而且，可以混合2！！(鋅)。由于對于氧化鋅而言六方晶系為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此2??！的混合有助于使六方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化。特別是在使用氧化鋅作為底膜的情況下，通過2?。∠?甙00膜14擴(kuò)散，從而即使作為六方結(jié)構(gòu)的膜，也可以得到與1^00膜同樣的特性。
[0076]進(jìn)一步，對于纖鋅礦結(jié)構(gòu)等具有自發(fā)極化的物質(zhì)群而言，為了在不同物質(zhì)之間的界面上消除因極化差所致的靜電不穩(wěn)定性，而生成傳導(dǎo)電子系。在纖鋅礦結(jié)構(gòu)與六方結(jié)構(gòu)的界面上，生成低電子濃度且具有高電子遷移率的傳導(dǎo)電子。因此，由偏斜散射來確定自旋極化率。即，可以認(rèn)為:通過使該傳導(dǎo)電子與3(1過渡金屬的定域自旋相互作用，從而如實(shí)施例2所述，能夠生成具有高自旋極化率的傳導(dǎo)電子。根據(jù)該想法，底膜12具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)即可，將1設(shè)為3(1過渡金屬元素時，底膜12上的膜為六方結(jié)構(gòu)的膜即可。通過適宜選擇3(1過渡金屬，可以改變發(fā)生自旋極化的溫度。例如，通過使用磁性的轉(zhuǎn)移溫度更高的物質(zhì)，從而在更高溫下也可以實(shí)現(xiàn)自旋極化。這樣，本發(fā)明人首次確認(rèn)出下述結(jié)晶，即，具有六方結(jié)構(gòu)的啦具―#。根據(jù)該六方結(jié)構(gòu)的啦具―#結(jié)晶，可以提供啦具―#膜，該膜用于實(shí)現(xiàn)能夠高效生成自旋極化傳導(dǎo)電子的層疊體。
[0077]另外，在啦具―#膜內(nèi)，可以在能夠形成六方結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)含有其他元素。
[0078]圖8為表示六方結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)的圖。將啦或1示為20、將0示為22、并用線棒表示20與22的鍵合時，六方結(jié)構(gòu)為圖8的晶體結(jié)構(gòu)。六方結(jié)構(gòu)中，纖鋅礦結(jié)構(gòu)的20與上下的22鍵合，因而與5個22鍵合。
[0079]在由強(qiáng)磁性金屬對高遷移率二維電子氣、低載流子濃度半導(dǎo)體材料進(jìn)行自旋注入的情況下，通過借助肖特基接合讓7彳皿⑶丨。!!)、隧道絕緣膜“111111611118
打1111)來進(jìn)行自旋注入，從而能夠進(jìn)行高效的自旋注入。然而，若借助肖特基接合、隧道絕緣膜，則電導(dǎo)就會變小。根據(jù)本發(fā)明，不借助肖特基接合、隧道絕緣膜，就能夠?qū)ΧS電子氣、低載流子濃度半導(dǎo)體材料進(jìn)行高效率的自旋注入。這是由于低電子濃度的不匹配(1111811181:011)小。這樣,可以高效生成自旋極化傳導(dǎo)電子。由此，可以在例如使用了自旋極化傳導(dǎo)電子的自旋晶體管中應(yīng)用本發(fā)明。
[0080]以上詳述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于所述特定的實(shí)施例，在專利技術(shù)方案所記載的本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變形 ? 變更。
[0081]符號說明
[0082]10 2=0 基板
[0083]12 2=0 膜 [0084]14 1^00 膜
[0085]16 1^2110 膜
[0086]20啦或姑(0087) 22 0
【權(quán)利要求】
1.一種層疊體，其特征在于， 具備: 作為具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的結(jié)晶的底膜，和 將M設(shè)為3d過渡金屬元素并且將X的范圍設(shè)為0〈X〈1時，形成于所述底膜上的具有六方結(jié)構(gòu)的MgxMgO膜； 其中， 將Mg或M示為20、將O示為22時，所述六方結(jié)構(gòu)為以下的晶體結(jié)構(gòu)，
2.如權(quán)利要求1所述的層疊體，其特征在于， 所述底膜的晶格常數(shù)a和b分別大于在所述MgxMgO膜為纖鋅礦結(jié)構(gòu)的情況下的晶格常數(shù)a和b。
3.如權(quán)利要求1或2所述的層疊體，其特征在于， 所述底膜為具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的氧化鋅。
4.如權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的層疊體,其特征在于， 所述M為Co，所述MgxMgO膜的膜厚為60nm以下。
5.如權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)所述的層疊體,其特征在于， 所述M為Co，所述MgxMgO膜的X的范圍為0.1以上且0.5以下。
6.如權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的層疊體,其特征在于， 所述MgxMnO膜為在該膜上具有覆蓋膜的膜，形成所述覆蓋膜的結(jié)晶的晶格常數(shù)a和b分別大于在所述MgxMgO膜為纖鋅礦結(jié)構(gòu)的情況下的晶格常數(shù)a和b。
7.如權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的層疊體,其特征在于， 所述MgxMgO膜為MgxCcvxO膜。
8.如權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的層疊體，其特征在于， 當(dāng)M為Co和Zn、將Y的范圍設(shè)為0〈Y〈1時，所述MgxMgO膜為MgxCOYZni_x_Y0膜。
9.一種結(jié)晶，其特征在于， 將M設(shè)為3d過渡金屬元素、且將X的范圍設(shè)為0〈X〈1時，該結(jié)晶為具有六方結(jié)構(gòu)的18x130， 將Mg或M示為20、將0示為22時，所述六方結(jié)構(gòu)為以下的晶體結(jié)構(gòu)，
10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)晶，其特征在于， 所述 18x1x0 為。
11.如權(quán)利要求9所述的結(jié)晶，其特征在于， 當(dāng)1為(?和211、將V的范圍設(shè)為0〈1〈1時，所述為
【文檔編號】H01L29/82GK103843083SQ201280049324
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年10月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月6日
【發(fā)明者】塚崎敦 申請人:獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)