spin fet

소개글

2. Spintronics의 개요

2.1. Spintronics의 의미 및 등장 배경

전자의 스핀물성을 이용하는 스핀트로닉스(spintronics 혹은 spin electronics)는 전자의 자기적 방향을 의미하는 스핀(spin)과 반도체로 대표되는 전자기술(electronics)을 합성한 신조어이다. 즉 스핀트로닉스는 전자의 전하뿐만 아니라 스핀정보 즉, 스핀업(spin-up)과 스핀다운(spin-down)을 구분하여 전자를 제어하며 그림에 나타낸 바와 같이 광자기술(photonics)까지 포함하는 신개념의 포괄적 기술이다.

목차

1. 서 론
2. Spintronics의 개요
2.1. Spintronics의 의미 및 등장 배경
2.2. Spintronics 기술의 연구기관 및 기술수준 비교
2.3. Spintronics의 기술 동향
2.4. Spintronics의 기술 발전
2.5. Spintronics 기술
2.6. Spintronics 재료의 기본구조
2.7. Spintronics devices
3. Spin-FET
3.1. Spin-FET의 등장 배경
3.2. Spin-FET의 발달
3.3. Spin-FET의 장점 및 보완점
3.4. Spin-FET 향후 국내 과제 및 산업전망
4. 결론

본문내용

3.1. Spin-FET의 등장 배경

스핀트로닉스 연구분야의 가장 큰 관심은 캐리어의 전하와 스핀의 자유도를 동시에 고려하여 메모리 및 논리용 트랜지스터를 구현하려는데 있다. 스핀 분극된 전자를 자성 금속으로부터 상자성 금속에 주입하는 일(spin injection)에 관한 연구가 일부 진행되어 왔으며, 스핀축적(spin accumulation) 등과 같은 흥미로운 현상이 일으키는 것으로 보고되었다. Mark Johnson은 두개의 자성금속 사이에 Au 등의 상자성 금속을 끼워넣는 구조 (그림 10 참조)로 한쪽의 자성금속을 스핀소스로 이용 하여 상자성 금속에 스핀을 주입하고 다른 쪽의 자성금속으로 주입된 스핀을 검출하는 스핀 스위치 메모리소자로서 양극 스핀 트랜지스터(bipolar spin transistor)를 개발하였다.

최근 van Wees는 나노스케일의 Al과 Co전극으로 구성된 스핀소자 (그림 11 참조)에서 스핀축적 및 스핀 세차(spin precession) 현상을 보다 명확하게 실험적으로 증명함으로써 주목을 받았다. 이와 같이 금속으로 구성된 스핀 트랜지스터는 스핀주입 현상은 확인되었지만 임피던스가 작아 메모리 소자로 사용하는 데는 한계를 가지고 있다.
1990년, Gary Prinz가 반도체 위에 에피택셜 자성금속을 성장시키는 것이 가능하다는 것을 확인함으로써 하이브리드 자성금속/반도체 구조의 스핀 트랜지스터의 제조가 가능할 것으로 기대되어 왔다. 특히 Datta와 Das가 이차원 전자가스 (two-dimensional electron gas, 2DEG)에 자성금속의 박막으로부터 스핀주입을 하는 구조의 스핀분극 전계효과 트랜지스터(spin-polarized field effect transistor, spin FET)에 관한 이론적 아이디어를 제안하였다 (그림 12. 참조)
이와 같은 트랜지스터에서는 스핀을 주입하고 검출하는 전극으로 자성금속을 사용하는 것이 특징이다.

참고 자료

[1] 김영근, 이성래, “ 스핀전자재료 기술의 원리와 응용”, 재료마당, 13(4), p9～ 19(2000).

[2] 미래기술포럼, “ 스핀트로닉스의 세계”, 제6회 미래기술포럼, 8(2000).

[3] G. Zorpette, " The Quest for spin transistor", IEEE Spec., 12(2001).

[4] F. Kocer, P. Valizadeh, "A New Approach in NanoScale Electronics: Spin-FET(Field Effect Transistor) and Spin-Based Memory Architectures",

[5] J. R. Lorache, F. Ren, et. al., "Processing Techniques for InGaAs/InAlAs/ InGaAs Spin Field Effect Transistors", 2001.

[6] 양승만, 최대근, 스핀트로닉스, NICE 제 21권 제 3호, p344～348, 2003