(57)【要約】【課題】磁化自由層、磁化固定層、及びトンネル絶縁層の金属原子がチャンネル層へ拡散することを抑制し、良好な特性を有するスピン伝導デバイスを提供すること。【解決手段】スピン伝導デバイス１００は、チャンネル層と、チャンネル層上に設けられ、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ベリリウムのうちのいずれか一つを含む金属酸化物層８と、金属酸化物層８上に設けられた酸化マグネシウム層９と、酸化マグネシウム層９の第一の部分上に設けられた磁化自由層１２Ｃと、酸化マグネシウム層９の第二の部分上に設けられた磁化固定層１２Ｂと、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンネル層と、
前記チャンネル層上に設けられ、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ベリリウムのうちのいずれか一つを含む金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に設けられた酸化マグネシウム層と、
前記酸化マグネシウム層の第一の部分上に設けられた磁化自由層と、
前記酸化マグネシウム層の第二の部分上に設けられた磁化固定層と、を備えるスピン伝導デバイス。
【請求項２】
前記磁化自由層及び前記磁化固定層の材料が、体心立方格子構造を有する請求項１に記載のスピン伝導デバイス。
【請求項３】
前記磁化自由層及び前記磁化固定層の材料が、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ合金、及びＦｅ−Ｂ合金のうちのいずれか一つである請求項１又は２に記載のスピン伝導デバイス。
【請求項４】
前記磁化自由層及び前記磁化固定層には、形状異方性によって保磁力差が付けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピン伝導デバイス。
【請求項５】
前記磁化固定層は、前記磁化自由層よりも保磁力が大きい請求項１〜４のいずれか一項に記載のスピン伝導デバイス。
【請求項６】
前記磁化固定層上に形成された反強磁性層を更に備え、
前記反強磁性層は、前記磁化固定層の磁化の向きを固定する請求項１〜５のいずれか一項に記載のスピン伝導デバイス。
【請求項７】
前記金属酸化物層は、０．４ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のスピン伝導デバイス。
【請求項８】
前記酸化マグネシウム層は、０．４ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載のスピン伝導デバイス。
【請求項９】
前記チャンネル層は、シリコンまたはガリウム砒素を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載のスピン伝導デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピン依存伝導現象を用いたスピン伝導デバイスと、該スピン伝導デバイスを用いたハードディスク装置、メモリ、及び論理回路などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スピンを蓄積または伝導するためのチャンネル層上に、磁化自由層及び磁化固定層を設けるスピン伝導デバイスが知られている。近年、チャンネル層に金属材料を用いたスピン伝導素子に代わって、チャンネル層に半導体材料を用いたスピン伝導デバイスが多くの注目を集めている。チャンネル層としてＳｉに代表される半導体材料を用いたスピン伝導デバイスでは、効率的にスピンを伝導するために、チャンネル層と磁化自由層及び磁化固定層との間に、トンネル絶縁層が設けられる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。これらスピン伝導デバイスは、磁気センサ、スピントランジスター、及びメモリなどへの適用が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９９４６７号公報
【特許文献２】米国特許第７２７４０８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スピン伝導に係わるチャンネル層と磁化自由層及び磁化固定層との間に設けられるトンネル絶縁層には、例えば、酸化マグネシウムや酸化アルミニウムなどの金属酸化物等が用いられる。上記特許文献２には、半導体層上に酸化マグネシウム層を設けることが開示されている。トンネル絶縁層としては、磁気ヘッドのトンネル磁気抵抗効果ヘッドの場合は、酸化アルミニウムよりも酸化マグネシウムの方が出力が大きく、スピン注入効率の観点から好ましいとされている。磁気ヘッドの場合は、酸化マグネシウムの下地膜として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ膜のような金属膜が適用されている。しかしながら、スピン伝導デバイスのチャンネル層がシリコンなどの半導体であるとき、トンネル絶縁層として酸化マグネシウムを用いた場合、磁化自由層及び磁化固定層に含まれる金属原子（例えば鉄）や、トンネル絶縁層に含まれるマグネシウムなどの磁性不純物原子が、シリコンなどの半導体からなるチャンネル層へ拡散する恐れがあり、スピン伝導デバイスの特性を劣化させるといった問題があった。シリコンやガリウム砒素などの半導体は、伝導電子が少ないだけに、磁性不純物原子の濃度により伝導特性に著しい影響を及ぼす。
【０００５】
そこで、本発明は、磁化自由層、磁化固定層、及びトンネル絶縁層に含まれる金属原子が、チャンネル層へ拡散することを抑制し、良好な特性を有するスピン伝導デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明のスピン伝導デバイスは、チャンネル層と、チャンネル層上に設けられ、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ベリリウムのうちのいずれか一つを含む金属酸化物層と、金属酸化物層上に設けられた酸化マグネシウム層と、酸化マグネシウム層の第一の部分上に設けられた磁化自由層と、酸化マグネシウム層の第二の部分上に設けられた磁化固定層と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
従来のスピン伝導デバイスでは、酸化マグネシウム層のマグネシウム原子と、酸化マグネシウム層上の磁化固定層及び磁化自由層の磁性原子とが、シリコンなどの半導体からなるチャンネル層中に拡散することが明らかになっている。これら不純物原子のチャンネル層中への拡散がスピン伝導を阻害する原因の一つとなっている。本発明のスピン伝導デバイスでは、酸化マグネシウム層とチャンネル層との間に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ベリリウムのうちのいずれか一つを含む金属酸化物層が設けられた積層構造になっている。このため、酸化マグネシウム層のマグネシウム原子と、金属酸化物層上の磁化固定層及び磁化自由層の磁性原子とが、チャンネル層中に拡散しにくくなる。従って、良好な特性を有するスピン伝導デバイス素子を得ることができる。
【０００８】
また、磁化自由層及び磁化固定層の材料が、体心立方格子（ＢＣＣ）構造を有することが好ましい。これにより、酸化マグネシウム層上に磁化自由層及び磁化固定層をエピタキシャル成長させることができる。結晶格子同士が整合することにより、電子軌道の対称性を維持したコヒーレントなトンネル電流を流すことができるようになり、スピン分極率を高くできる。従って、高出力が得られるスピン伝導デバイスを実現できる。
【０００９】
また、磁化自由層及び磁化固定層の材料が、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ合金、及びＦｅ−Ｂ合金のうちのいずれか一つであることが好ましい。これらの材料は、通常、体心立方格子構造を有し、軟磁性材料であるため、磁化自由層としての機能を好適に実現することが可能である。また、これらの材料はスピン分極率の大きい強磁性材料であるため、磁化固定層としての機能を好適に実現することが可能である。
【００１０】
また、磁化自由層及び磁化固定層には、形状異方性によって保磁力差が付けられていてもよい。これにより、保磁力差をつけるための反強磁性層を省略することが可能である。
【００１１】
また、磁化固定層は、磁化自由層よりも保磁力が大きいことが好ましい。これにより、スピン伝導デバイスにおける磁化固定層及び磁化自由層としての機能を好適に実現することが可能である。
【００１２】
また、磁化固定層上に形成された反強磁性層を更に備えてもよい。その場合、反強磁性層は、磁化固定層の磁化の向きを固定することが好ましい。反強磁性層が磁化固定層と交換結合することにより、磁化固定層の磁化方向に一方向異方性を付与することが可能となる。この場合、反強磁性層を設けない場合よりも、高い保磁力を一方向に有する磁化固定層を得られる。
【００１３】
また、金属酸化物層の膜厚は、１原子層厚を考慮して０．４ｎｍ以上とすることができ、良好なトンネル磁気抵抗を得る観点から３ｎｍ以下とすることができる。
【００１４】
同様に、酸化マグネシウム層の膜厚は、１原子層厚を考慮して０．４ｎｍ以上とすることができ、良好なトンネル磁気抵抗を得る観点から３ｎｍ以下とすることができる。
【００１５】
また、チャンネル層は、シリコンまたはガリウム砒素を含むことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁化自由層、磁化固定層、及びトンネル絶縁層に含まれる金属原子が、チャンネル層へ拡散することを抑制し、良好な特性を有するスピン伝導デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るスピン伝導デバイスを示す斜視図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１におけるIII−III線に沿った断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態に係るスピン伝導デバイスを示す上面図である。（ｂ）は、（ａ）における領域Ｂを拡大した図である。
【図５】比較例において作成したスピン伝導デバイスの一部を示すＴＥＭ像である。
【図６】実施例１において作成したスピン伝導デバイスの一部を示すＴＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、スピン伝導デバイス１００の斜視図である。図２は、図１におけるII−II線に沿った断面図である。図３は、図１におけるIII−III線に沿った断面図である。
【００２０】
図２に示すように、スピン伝導デバイス１００は、半導体としてシリコンを用いた場合において、シリコン基板１上に、シリコン酸化膜２、シリコンチャンネル層７、金属酸化物層８、及び酸化マグネシウム層９をこの順に備えている。金属酸化物層８、及び酸化マグネシウム層９は、トンネル絶縁層として機能する。また、酸化マグネシウム層９上には、磁化固定層側電極２０Ａ、磁化固定層１２Ｂ、磁化自由層１２Ｃ、及び磁化自由層側電極２０Ｄが、Ｙ方向に所定の間隔を置いて、この順に配置されている。
【００２１】
シリコンチャンネル層７には、シリコン膜に導電性を付与するためのイオンが添加されたものが用いられる。イオン濃度は、１．０×１０１６〜１．０×１０２２ｃｍ−３とすることができる。図３に示すように、シリコンチャンネル層７は、側面に傾斜部を有しており、その傾斜角度θは、５０度〜６０度である。ここで、傾斜角度θとは、シリコンチャンネル層７の底部と側面のなす角度である。なお、シリコンチャンネル層７はウェットエッチングにより形成することができ、シリコンチャンネル層７の上面は（１００）面であることが好ましい。
【００２２】
金属酸化物層８は、トンネル磁気抵抗効果を発現させるための絶縁膜である。さらに、金属酸化物層８に粒界が存在すると、不純物原子の高速拡散経路となるため、金属酸化物層８は非晶質であることが望ましい。磁化固定層１２Ｂ、磁化自由層１２Ｃ、及び酸化マグネシウム層９に含まれる金属原子の拡散を抑制する観点、及びトンネル絶縁層として機能させる観点から、金属酸化物層８の膜厚は、３ｎｍ以下であることが好ましい。また、金属酸化物層８の膜厚は、１原子層厚を考慮して、０．４ｎｍ以上であることが好ましい。金属酸化物層８には、トンネル電流を形成できる化合物を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ベリリウムのうちのいずれか一つが用いられる。
【００２３】
酸化マグネシウム層９における金属酸化物層８との界面付近は非晶質であり、酸化マグネシウム層９の表面付近は、結晶質であることが好ましい。これにより、効率的にシリコンチャンネル層７へスピンを注入することができる。抵抗の増大を抑制し、トンネル絶縁層として機能させる観点から、酸化マグネシウム層９の膜厚は、３ｎｍ以下であることが好ましい。また、酸化マグネシウム層９の膜厚は、１原子層厚を考慮して、０．４ｎｍ以上であることが好ましい。酸化マグネシウム層９として、例えば、酸化マグネシウムが用いられる。
【００２４】
また、金属酸化物層８及び酸化マグネシウム層９には、金属酸化物層８及び酸化マグネシウム層９の主要金属成分以外の金属原子が微量に含まれていてもよい。
【００２５】
磁化固定層１２Ｂ及び磁化自由層１２Ｃは、強磁性材料からなる。磁化固定層１２Ｂ及び磁化自由層１２Ｃの材料は、体心立方格子構造を有していることが好ましく、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ合金、及びＦｅ−Ｂ合金のうちのいずれか一つであることがさらに好ましい。
【００２６】
磁化固定層側電極２０Ａ及び磁化自由層側電極２０Ｄとして、ＡｌなどのＳｉに対して低抵抗な非磁性金属を用いることができる。
【００２７】
シリコンチャンネル層７の側面には、酸化膜３ａが形成されている。さらに、酸化膜７ａ、金属酸化物層８、及び酸化マグネシウム層９の側面には、酸化膜７ｂが形成されている。当該酸化膜７ａ，７ｂ上に配線を設けることにより、この配線によりシリコンチャンネル層７のスピンが吸収されることを抑制できる。また、当該酸化膜７ａ，７ｂ上に配線を設けることにより、配線からシリコンチャンネル層７へ電流が流れることを抑制でき、スピン注入効率を向上することができる。
【００２８】
磁化固定層側電極２０Ａ上及び酸化膜７ｂ（シリコンチャンネル層７の傾斜した側面）上に、配線１８Ａが設けられている。同様に、磁化固定層１２Ｂ上及び酸化膜７ｂ（シリコンチャンネル層７の傾斜した側面）上に、配線１８Ｂが設けられている。同様に、磁化自由層１２Ｃ上及び酸化膜７ｂ（シリコンチャンネル層７の傾斜した側面）上に、配線１８Ｃが設けられている。同様に、磁化自由層側電極２０Ｄ上及び酸化膜７ｂ（シリコンチャンネル層７の傾斜した側面）上に、配線１８Ｄが設けられている。配線１８Ａ〜１８Ｄは、Ｃｕなどの導電性材料からなる。
【００２９】
配線１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれの端部には、測定用の電極パッドＥ１〜Ｅ４が設けられている。配線１８Ａ〜１８Ｄの端部及び測定用の電極パッドＥ１〜Ｅ４は、シリコン酸化膜２上に形成されている。電極パッドＥ１〜Ｅ４は、Ａｕなどの導電性材料からなる。
【００３０】
図４（ａ）は、本発明に係るスピン伝導デバイスを示す上面図である。図４（ｂ）は、（ａ）における領域Ｂを拡大した図である。図４（ａ）に示すように、シリコンチャンネル層７は、Ｙ方向を長軸とした直方体形状を有している。図４（ｂ）に示すように、配線１８Ｂの下には、磁化固定層１２Ｂが設けられている。また、配線１８Ｃの下には、磁化自由層１２Ｃが設けられている。磁化固定層１２Ｂ及び磁化自由層１２Ｃは、それぞれＸ方向を長軸とした直方体形状を有している。Ｙ方向における幅が、磁化固定層１２Ｂよりも磁化自由層１２Ｃの方が大きい。磁化固定層１２Ｂ及び磁化自由層１２Ｃは、Ｘ方向とＹ方向のアスペクト比の違いによって、反転磁場の差が付けられている。このように、磁化固定層１２Ｂ及び磁化自由層１２Ｃには、形状異方性によって保磁力差が付けられており、磁化固定層１２Ｂは、磁化自由層１２Ｃよりも保磁力が大きい。
【００３１】
スピン伝導デバイス１００の動作を説明する。図１に示すように、電極パッドＥ１及びＥ３を電流源７０に接続することにより、磁化固定層１２Ｂに検出用電流を流すことができる。強磁性体である磁化固定層１２Ｂから、金属酸化物層８及び酸化マグネシウム層９を介して、非磁性のシリコンチャンネル層７へ検出用電流が流れることにより、磁化固定層１２Ｂの磁化の向きに対応するスピンを有する電子がシリコンチャンネル層７へ注入される。注入されたスピンは磁化自由層１２Ｃ側へ拡散していく。このように、シリコンチャンネル層７に流れる電流及びスピン流が、主にＹ方向に流れる構造とすることができる。そして、外部からの磁界によって変化される磁化自由層１２Ｃの磁化の向き、すなわち電子のスピンと、シリコンチャンネル層７の磁化自由層１２Ｃと接する部分の電子のスピンとの相互作用により、シリコンチャンネル層７と磁化自由層１２Ｃの界面において電圧出力が発生する。この電圧出力は、電極パッドＥ２及びＥ４に接続した電圧測定器８０により検出することができる。
【００３２】
本発明のスピン伝導デバイスは、酸化マグネシウム層とチャンネル層との間に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ベリリウムのうちのいずれか一つを含む金属酸化物層が設けられた積層構造になっている。これにより、酸化マグネシウム層のマグネシウム原子と、金属酸化物層上の磁化固定層及び磁化自由層の磁性原子とが、チャンネル層中に拡散しにくくなる。従って、良好な特性を有するスピン伝導デバイス素子が得られる。
【００３３】
このようなスピン伝導デバイスは、磁化自由層の磁化の向きを探知する磁気センサとして用いることができ、例えばハードディスク読み取り装置に用いることができる。また、スピン伝導デバイスは、スピントランジスターやメモリとして用いることもできる。例えば、電界効果型のトランジスターへの適用においては、金属酸化物層８及び酸化マグネシウム層９と、磁性金属層（磁化固定層１２Ｂ又は磁化自由層１２Ｃの部分）とからなる積層構造の電極をソース側電極あるいはドレイン側電極として用いることができる。さらに、スピントランジスターやメモリなどに用いたスピン伝導デバイスを論理回路に適用することもできる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、シリコンチャンネル層７上において、磁化固定層１２Ｂ及び磁化自由層１２Ｃとの間に、電極を更に備えていても良い。これにより、当該電極から電場あるいは磁場を磁化固定層１２Ｂ及び磁化自由層１２Ｃの間を流れるスピン流または電流に印加することができる。これにより、スピンの偏極方向を調節することが可能となる。
【００３５】
また、磁化固定層１２Ｂ上に反強磁性層を更に備えても良い。反強磁性層は、磁化固定層１２Ｂの磁化の向きを固定するものとして機能する。反強磁性層が磁化固定層と交換結合することにより、磁化固定層の磁化方向に一方向異方性を付与することが可能となる。この場合、反強磁性層を設けない場合よりも、高い保磁力を一方向に有する磁化固定層が得られる。反強磁性層に用いられる材料は、磁化固定層に用いられる材料に合わせて選択される。例えば、反強磁性層として、Ｍｎを用いた反強磁性を示す合金、具体的にはＭｎと、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｐｄ，及びＮｉのうちから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む合金が挙げられる。具体的には、例えば、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎが挙げられる。
【００３６】
また、上記実施形態では、半導体材料としてシリコンを用いたスピン伝導デバイスを説明したが、本発明はガリウム砒素（ＧａＡｓ）を用いても実現可能である。この場合、シリコン基板１の代わりにＧａＡｓ基板を用い、シリコン酸化膜２の代わりにＧａＡｓ酸化膜を用い、シリコンチャンネル層７の代わりにＧａＡｓチャンネル層を用いればよい。
【００３７】
以下、実施例１〜２、及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例１〜２に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
シリコン基板、シリコン酸化膜（厚さ２００ｎｍ）、及びシリコン膜（厚さ１００ｎｍ）からなるＳＯＩ基板を準備した。シリコン膜に導電性を付与するためのイオンを注入し、その後、アニールを行ってイオンを拡散させた。アニール温度は、９００℃とした。その後、洗浄により、ＳＯＩ基板のシリコン膜の表面の付着物、有機物、及び酸化膜の除去をした。洗浄液として、ＨＦを用いた。
【００３９】
続いて、シリコン膜上に、酸化アルミニウム膜（厚さ０．８ｎｍ）をＭＢＥ法により成膜した。その後、酸化アルミニウム膜上に、酸化マグネシウム膜（厚さ０．８ｎｍ）を超高真空電子ビーム蒸着法により成膜した。さらに、酸化マグネシウム膜上に、鉄膜（厚さ１０ｎｍ）をＭＢＥ法により成膜した。
【００４０】
その後、酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び鉄膜をイオンミリングによりパターニングした。これら酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜、鉄膜、タンタル膜、及びレジストをマスクとして、シリコン膜を異方性ウェットエッチングによりパターニングした。これにより、側面に傾斜部を有するシリコンチャンネル層を得た。この際、シリコンチャンネル層のサイズは、２３μｍ×３００μｍとした。また、得られたシリコンチャンネル層の側面を酸化させた。
【００４１】
その後、イオンミリング及び化学的なエッチングにより鉄膜をパターニングして、磁化固定層及び磁化自由層をそれぞれ得た。この磁化固定層及び磁化自由層の側壁と、磁化固定層及び磁化自由層以外の部分とに、絶縁のための絶縁膜を形成した。次いで、磁化固定層側電極及び磁化自由層側電極となる位置の絶縁膜を除去し、Ａｌから成る磁化固定層側電極及び磁化自由層側電極を形成した。
【００４２】
次に、磁化固定層側電極、磁化固定層、磁化自由層、及び磁化自由層側電極上に配線をそれぞれ形成した。配線として、Ｔａ（厚さ１０ｎｍ）、Ｃｕ（厚さ５０ｎｍ）、及びＴａ（厚さ１０ｎｍ）の積層構造を用いた。さらに、各配線の端部にそれぞれ電極パッドを形成した。電極パッドとして、Ｃｒ（厚さ５０ｎｍ）とＡｕ（厚さ１５０ｎｍ）の積層構造を用いた。こうして、図１〜４に示すスピン伝導デバイス１００と同様の構成を有する実施例１のスピン伝導デバイスを作成した。
【００４３】
（実施例２）
実施例２では、実施例１におけるシリコン基板をＧａＡｓ基板とし、シリコン酸化膜をＧａＡｓ酸化膜とし、チャンネル層となるシリコン膜をＧａＡｓ膜とした以外は、実施例１と同様の手順により、スピン伝導デバイスを作成した。なお、ＧａＡｓ膜をウェットエッチングにより加工する際、エッチャントとして、硫酸、過酸化水素、及び純水（容積比２：１：２）を用いた。
【００４４】
（比較例）
比較例では、シリコン膜上に酸化アルミニウム膜を形成せず、シリコン膜上に直接、酸化マグネシウム膜を超高真空電子ビーム蒸着法により成膜したこと以外は、実施例１と同様の手順でスピン伝導デバイスを作成した。
【００４５】
＜評価＞
図５は、比較例で作製したスピン伝導デバイスの一部の断面を示すＴＥＭ（Transmission  Electron  Microscope）像である。比較例のスピン伝導デバイスでは、シリコンチャンネル層として機能するシリコン膜２２上に、トンネル絶縁層として機能する酸化マグネシウム膜２３、磁化固定層または磁化自由層として機能する鉄膜２４がこの順に形成されている。領域Ｐ，Ｑに示されるように、シリコン膜２２内に不純物が拡散していることがわかる。当該不純物の組成分析を行ったところ、ＦｅやＭｇであることがわかった。これは、鉄膜２４を構成するＦｅや、酸化マグネシウム膜２３を構成するＭｇが、シリコン膜２２まで拡散していることと推測される。
【００４６】
図６は、実施例１で作製したスピン伝導デバイスの一部の断面を示すＴＥＭ像である。実施例１のスピン伝導デバイスでは、シリコンチャンネルとして機能するシリコン膜３２上に、トンネル絶縁層として機能する酸化アルミニウム膜３３及び酸化マグネシウム膜３４と、磁化固定層または磁化自由層として機能する鉄膜３５とがこの順に形成されている。図６に示すように、実施例１のスピン伝導デバイスでは、シリコン膜３２内に、不純物の拡散は見受けられなかった。
【符号の説明】
【００４７】
１…シリコン基板、２…シリコン酸化膜、７…シリコンチャンネル層、７ａ，７ｂ…酸化膜、８…金属酸化物層、９…酸化マグネシウム層、１２Ｂ…磁化固定層、１２Ｃ…磁化自由層、１８Ａ〜１８Ｄ…配線、２０Ａ…磁化固定層側電極、２０Ｄ…磁化自由層側電極、１００…スピン伝導デバイス、Ｅ１〜Ｅ４…電極パッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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