(57)【要約】【課題】磁性体と半導体の界面に発生する一軸異方性を利用することにより、スピンバルブトランジスタのベース内磁性層の磁化を固定することができる。【解決手段】半導体層を備えるコレクタまたはエミッタと、半導体層と隣接する表面領域に格子歪を備える磁化が固定された第１の磁性層、磁化が外部磁界の下で変化する第２の磁性層、および第１および第２の磁性層間に形成された非磁性層とを備えるベースとを具備することを特徴とするスピンバルブトランジスタを提供する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層を備えるコレクタまたはエミッタと、
前記半導体層と隣接する表面領域に格子歪を備える磁化が固定された第１の磁性層、磁化が外部磁界の下で変化する第２の磁性層、および第１および第２の磁性層間に形成された非磁性層とを備えるベースとを具備することを特徴とするスピンバルブトランジスタ。
【請求項２】
半導体層を備えるコレクタまたはエミッタと、
前記半導体層上にエピタキシャル成長された、前記半導体層の格子定数と異なる格子定数を持つ材料からなる固定された磁化を備える第１の磁性層、磁化が外部磁界に応じて変化する第２の磁性層、および第１および第２の磁性層間に形成された非磁性層とを備えるベースとを具備することを特徴とするスピンバルブトランジスタ。
【請求項３】
前記第１の磁性層は、前記半導体層上に形成されたエピタキシャル成長層であることを特徴とする請求項１記載のスピンバルブトランジスタ。
【請求項４】
前記半導体層は、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのＩＩＩ−Ｖ属半導体またはＩＩ−ＶＩ属半導体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピンバルブトランジスタ。
【請求項５】
前記第１の磁性層は、体心立方構造の、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも１を含む体心立方構造の磁性体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスピンバルブトランジスタ。
【請求項６】
前記第１の磁性層の最も厚い部分の厚さが２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスピンバルブトランジスタ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のスピンバルブトランジスタを備えることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】
請求項７の磁気ヘッドを搭載することを特徴とする磁気情報再生システム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のスピンバルブトランジスタを備えることを特徴とする磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気情報再生システム、および磁性ＲＡＭ（ＭＲＡＭ），磁性ＲＯＭ（ＭＲＯＭ）等の磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したＧＭＲヘッドの登場以来、磁気記録の記録密度は年率１００％で向上している。ＧＭＲヘッドは、磁性金属層、非磁性金属層および磁性金属層を順次積層したＧＭＲ素子を備える。ＧＭＲ素子は、非磁性金属層を介して対向する両磁性金属層の磁化の相対角度に応じて電気抵抗値が変化するため、電気抵抗の変化から記録媒体の磁気情報を読み取ることができる。ＧＭＲ素子では、スピンバルブと呼ばれる構造が知られている。
【０００３】
この構造では、一方の磁性金属層の磁化は固定され、他方の磁性金属層の磁化は外部磁場に反応して方向が変わるため、外部磁場の情報（記録媒体からの情報）を両磁性金属層間の磁化の相対角度の変化に応じた電気抵抗値の変化として読み出すことができる（二端子素子）。
【０００４】
また、同様のニ端子素子として、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）を利用したＴＭＲ素子の開発も進められている。ＴＭＲ素子は磁性金属層、誘電体からなるトンネル障壁層、および磁性金属層の積層膜を備える。やはり、いずれかの磁性金属層の磁化を固定し、他方の磁性金属層の磁化を外部磁場に応じて変化するように設定する。そして、両磁性金属層間に電圧を印加してトンネル電流を流すと、両磁性金属層の磁化の相対角度の変化に応じてトンネル電流が変化し、外部磁場情報を読み出すことができる。
【０００５】
一方、スピンバルブトランジスタといわれる三端子素子の開発が進められている。このスピンバルブトランジスタは、トランジスタ一般が備えるエミッタ、ベース、およびコレクタを有し、ベースには磁性金属層を用いる。エミッタやコレクタには半導体を用いることができ、この構造はＳＭＳ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−　Ｍｅｔａｌ−　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造と呼ばれる。さらに、スピンバルブトランジスタの中でも、エミッタＥとベースＢ間やエミッタＥとコレクタＣ間に誘電体材料からなるトンネル絶縁膜（トンネル障壁）を用いた、ＭＩＭＳ（Ｍｅｔａｌ−　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−　Ｍｅｔａｌ−　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造、ＭＩＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）構造も提案されており、これらはスピントンネル現象を利用していることからスピントンネルトランジスタと呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ベースの磁性金属には磁性金属層、非磁性金属層、および磁性金属層が積層されたスピンバルブ構造を採用することができる。スピントンネルトランジスタでは、エミッタからベースにホットエレクトロンを注入し、ホットエレクトロンがベース内でスピンに依存した散乱を受ける。この散乱の大小は２つの磁性金属層の磁化の相対角度に依存し、その結果、コレクタ電流が大きく変化する。コレクタ電流は、両磁性金属層の磁化が平行の状態に最大となり、反平行の状態に最小となる。
【０００７】
試作ではあるが、２つの磁性金属層の磁化が平行の状態でのコレクタ電流をＩｃｐ、反平行の状態でのコレクタ電流をＩｃａｐとしたときのコレクタ電流比（Ｉｃｐ／Ｉｃａｐ、以下ＭＲ比とする）が、３００％程度のスピントンネルトランジスタが得られており、ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子よりも高密度な磁気記録用の再生ヘッドを提供できると考えられている（例えば、特願２００２−９０６８１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２６４２２公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
スピンバルブトランジスタを実用素子として利用するには、スピンバルブを構成する一方の磁性体の磁化を固定する必要がある。しかし、ＩｒＭｎなどの金属反強磁性体を用いた交換バイアスによる磁化固定法を用いると、ベース内でホットエレクトロンのスピンに依存しない散乱が増大し、コレクタ電流とＭＲ比がともに減少する。このように、ベース内にスピンバルブ構造を有するスピンバルブトランジスタは大きなＭＲ比を有するものベース中の磁性体の磁化固定には課題がある。
【００１０】
本発明は、スピンバルブトランジスタのベーススピンバルブ膜の新たな磁化固定手段を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第一は、半導体層を備えるコレクタまたはエミッタと、半導体層と隣接する表面領域に格子歪を備える磁化が固定された第１の磁性層、磁化が外部磁界の下で変化する第２の磁性層、および第１および第２の磁性層間に形成された非磁性層とを備えるベースとを具備することを特徴とするスピンバルブトランジスタを提供する。
【００１２】
また、本発明の第二は、半導体層を備えるコレクタまたはエミッタと、半導体層上にエピタキシャル成長された、半導体層の格子定数と異なる格子定数を持つ材料からなる、固定された磁化を備える第１の磁性層、磁化が外部磁界に応じて変化する第２の磁性層、および第１および第２の磁性層間に形成された非磁性層とを備えるベースとを具備することを特徴とするスピンバルブトランジスタを提供する。
【００１３】
上記本発明の第一および第二によれば、第１の磁性層の磁化を固定する新たな手段を提供することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（第一の実施の形態）
まず、本発明の第一の実施の形態に係るスピントンネルトランジスタについて説明する。図１は、第一の実施の形態のスピントンネルトランジスタを説明するための断面模式図である。
【００１６】
半導体層１は単一、もしくは他の導電層と共にコレクタＣをなす。半導体層１は、半導体基板に替えてもよい。コレクタＣ上には、磁化が固定（ピン止め）され、外部磁界の下でその磁化を実質的に保持する磁化固定層３、磁化固定層３上に形成された非磁性金属層５、および、非磁性金属層５上に形成された外部磁界の下で磁化が変化する磁化自由層７を備えるベースＢが形成されている。さらに、ベースＢ上には、誘電体材料からなるトンネル障壁層９および非磁性金属層１１からなるエミッタＥが形成されている。エミッタＥは非磁性金属層１１の他に別の導電層を備えてもよい。
【００１７】
磁化固定層３は、半導体層１上にエピタキシャル成長により形成されており、半導体層１と磁化固定層３の界面の格子定数の相違から磁化固定層３の表面領域に生じた格子歪を備える。この格子歪は磁化固定層３に強い一軸異方性をもたらすため、磁化固定層３の磁化は所定方向に固定される。これにより、磁化固定層３は信号磁界の影響下でも実質的に固定された磁化を保持することができる。磁化自由層７には、保磁力の小さい材料を用いることで、その磁化は外部磁場（信号磁場）に応じて自由に変化しうる。
【００１８】
尚、ベースＢ、エミッタＥ、コレクタＣは、夫々図示せぬ端子により外部と電気的に接続されており、このスピントンネルトランジスタは三端子素子として機能する。
【００１９】
図２は、図１に示すスピントンネルトランジスタのエネルギーダイアグラムである。図中、ＥＦはフェルミエネルギー準位である。エミッタＥとベースＢ間に電圧Ｖを印加すると、エミッタＥからベースＢに電子ｅ（ホットエレクトロンＨＥ）が注入され、このホットエレクトンＨＥはベースＢ内でスピンに依存した散乱を受ける。この結果、注入された電子の一部がショットキー障壁を越えてコレクタＣに到達し、これによりコレクタ電流としてコレクタ端子から流れ出て検出される。
【００２０】
このスピントンネルトランジスタのＭＲ比は、磁化固定層３、７の磁化に平行なスピン磁気能率を持った電子（アップスピン電子）と反平行なスピン磁気能率を持った電子（ダウンスピン電子）の伝導度がベースＢ内で等価でないことから生じる。そこに、スピンの向きにかかわらずホットエレクトロンを強く散乱するＩｒＭｎなどの反強磁性金属が存在すると、トランジスタのコレクタ電流とＭＲ比が低下すると考えられる。
【００２１】
これに対し、第一の実施の形態のスピントンネルトランジスタでは、コレクタＣの半導体層を利用して磁化固定層３の磁化を固定することができ、コレクタ電流の減少とＭＲ比の低下を回避可能である。
【００２２】
コレクタＣに用いる半導体は磁性体のエピタキシャル成長が容易なＧａＡｓ、　ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのＩＩＩ−Ｖ属半導体、あるいはＺｎＳｅなどのＩＩ−ＶＩ属半導体が好ましい。また、ベースＢの磁化固定層３は半導体上にエピタキシャル成長しやすい体心立法構造（ＢＣＣ構造）のＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＣｏ、等の合金が好ましい。ＢＣＣ構造は例えば、合金中のＦｅ量を増やすことで容易に得ることができる。
【００２３】
半導体界面での相互作用により磁性体内に生じる一軸異方性は磁性層の膜厚に依存し、膜厚の増加とともに減少するのであまり厚いと効果が期待できない。磁化固定層は厚さが２ｎｍ以上となると、例えば、その部分の磁化固定が弱まると考えられるため、厚い領域でも２ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２４】
（第二の実施の形態）
図３は、本発明の第二の実施の形態に係るスピントンネルトランジスタを説明するための断面模式図である。この実施形態では、エミッタＥに半導体層を用い、エミッタＥとベースＢ間がショットキー接合となっており、逆にベースＢとコレクタＣ間がショットキー接合ではなくトンネル接合となっている。この場合には、第一の実施の形態と同じ原理を用いて、エミッタＥと接した磁性層３の磁化を固定することができる。
【００２５】
（第三の実施の形態）
図４は、本発明の第三の実施の形態に係るスピンバルブトランジスタを説明するための断面模式図である。この実施形態では、エミッタＥおよびコレクタＣを半導体で形成し、第一の実施の形態で説明した原理により、２つの磁性層３，７の磁化のいずれかを選択的に固定できる。この実施の形態は、トンネル障壁層を用いないスピンバルブトランジスタである。
【００２６】
但し、磁性層上に良好な半導体層を形成することは難しく、ベースＢと半導体を真空中で圧着して張り合わせるなどの工夫が必要となる。よって、半導体層上に磁性層を形成した素子に比べて、素子の微細化が難しくなると考えられる。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
図５は、本発明の実施例１に係るスピントンネルトランジスタを説明するための断面模式図である。
【００２８】
実施例１では、Ｉｎ層とＡｕ層を積層したコレクタ電極２１を接続したｎ型ＧａＡｓ　層２３のコレクタ電極２１が接続された面と反対側の（００１）面上に、（００１）面に配向したＦｅ層２５、Ａｕ層２７、およびＦｅ層２９を備えるベースＢを形成した。ベースＢ上には、Ａｌ２Ｏ３トンネル障壁層３１を介してＡｌ層とＡｕ層を積層したエミッタＥを形成した。
【００２９】
これらの層の形成には、マルチチャンバーのＭＢＥ装置内（２×１０−１０　Ｔｏｒｒ）を用いた。まず、第一チャンバー内にｎ＋型ＧａＡｓウェファを載置し、その（００１）面上にコレクタＣのｎ＋型ＧａＡｓ層２３を１００ｎｍの厚さに形成した。この段階で走査トンネル顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　：　ＳＴＭ）、および反射高速電子回折（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　Ｈｉｇｈ−Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　：　ＲＨＥＥＤ）の観察により、ＧａＡｓ表面がＡｓのダイマーにより終端されていることを確認した。
【００３０】
次に、ウェファを第２のチャンバー内に載置し、層間絶縁膜としてＣａＦ２を２００ｎｍの厚さに形成し、フォトレジストパターンの形成とエッチングにより、ベースＢとコレクタＣ間のショットキー接合に相当する開口を形成した。この開口の面積は５０×５０μｍ２とした。
【００３１】
続いて、ベースＢとなる（００１）面が膜面垂直方向に優先的に配向した、Ｆｅ層２５（１ｎｍ）、Ａｕ層２７（１０ｎｍ）、Ｆｅ層２９（１ｎｍ）を、ＧａＡｓウェファの［１１０］方向に印加した５０００Ｏｅの磁場中で順次形成した。この際、クヌードセンセルを用い、０．３　ｎｍ／ｍｉｎの速度で成膜した。
【００３２】
続いて、第３のチャンバー内でＡｌ２Ｏ３トンネル障壁層３１を形成した。この際ｎｉ、Ｏ２分圧１０−５　Ｔｏｒｒの下で、Ａｌソースを用い、Ａｌ２Ｏ３を１．５ｎｍの厚さに形成した。
【００３３】
この後、ウェファを第２のチャンバーに戻し、厚さ約２００ｎｍのＣａＦ２層間絶縁膜を作成し、フォトレジストパターンの形成とエッチングにより、ベースＢとエミッタＥ間のトンネル接合に相当する開口を形成した。この開口の面積は、５０×５０μｍ２とした。
【００３４】
さらに、エミッタＥとしてＡｌ層（１０ｎｍ）とＡｕ層（１００ｎｍ）を順次形成した。このように作成したトランジスタのベースＢの結晶方位はＡｕ層２７が［１００］で　Ｆｅ層２５、２９［１１０］であった。　ＧａＡｓ層２３の結晶方位は［１１０］であり、これらの結晶方位は互いに平行であった。
【００３５】
このトランジスタに対して、ウェファ面内［１１０］方向に磁場を印加して、コレクタ電流の磁場依存性を測定した。エミッタＥとベースＢ間に１．３Ｖの電圧を印加した状態で測定した磁場依存性（コレクタ電流−磁場特性）を図６に示す。大小二つの磁場での電流のとびが観測されるが、約２０Ｏｅの小さな磁場でのとびはＦｅ層２９の保磁力に対応し、約３５０Ｏｅの大きな磁場でのとびは磁化がＧａＡｓ層２３により磁化固定されたＦｅ層２５の保磁力に相当している。この素子のＭＲ比は約２００％、両磁性層の磁化が平行の状態でのコレクタ電流とエミッタ電流の比（コレクタ電流／エミッタ電流、電流透過率）は１．２×１０−４であった。
【００３６】
（比較例１）
比較例１は、　ｎ−型Ｓｉウェファをコレクタに用い、このコレクタ上に順次Ａｕ層、Ｆｅ層（１ｎｍ）、Ａｕ層（１０ｎｍ）、およびＦｅ層（１ｎｍ）を形成し（ベース）、さらにＡｌ２Ｏ３トンネル障壁層およびＡｌエミッタを備えるスピントンネルトランジスタを作成した。
【００３７】
コレクタ材料を変更し、コレクタとＦｅ層２５間にＡｕ層を挿入した他は実施例１と同様な材料と方法で作成した比較例１のスピントンネルトランジスタでは、Ｓｉウェファ上に形成したベースＢの各層は（１００）面配向に成長せず（１１１）面配向膜となった。
【００３８】
尚、１ｎｍのＡｕ層は、Ｓｉウェファ上に直接Ｆｅ層を形成すると界面にＦｅＳｉ化合物が形成されてしまうのを防ぐためにバッファ層として挿入した。
【００３９】
このスピントンネルトランジスタの面内に磁場を印加し、ベースとエミッタ間に１．３Ｖの電圧を印加した状態でコレクタ電流の磁場依存性を測定したところ、エミッタ側のＦｅ層の保磁力は約２０Ｏｅであり、実施例１と同程度であったがコレクタ側のＦｅ層の保磁力は約８０Ｏｅであった。また、この素子のＭＲ比は約２３０％、電流透過率は８×１０−５であった。
【００４０】
（比較例２）
比較例２として、ｎ−型ＧａＡｓコレクタの（００１）面に、（００１）面に配向したＦｅ層、ＩｒＭｎ層、Ａｕ層およびＦｅ層を順次積層してなるベースＢ、ベースＢ上に形成されたＡｌ２Ｏ３トンネル障壁層およびＡｌエミッタＥを備えるスピントンネルトランジスタを作成した。
【００４１】
ベースＢ内に厚さ１ｎｍのＩｒＭｎ層を挿入する以外は実施例１と同じ材料を用い、同様の方法で作成したスピントンネルトランジスタの面内に磁場を印加して、ベースとエミッタ間に１．３Ｖの電圧を印加した状態でコレクタ電流の磁場依存性を測定した。トンネル障壁層に隣接するＦｅ層の保磁力は約２０Ｏｅであり、実施例１と同程度であったがコレクタ層に隣接するＦｅ層の保磁力は約１０００Ｏｅに増大した。また、この素子のＭＲ比は約１９０％であったが、電流透過率は３×１０−６であり、電流透過率に著しい減少が見られた。
【００４２】
（比較例３）
コレクタ側のＦｅ層２５の厚さを約３ｎｍとした以外は実施例１と同じ構造のスピントンネルトランジスタを作成し、ベースＢとエミッタＥ間に１．３Ｖの電圧を印加した状態でコレクタ電流の磁場依存性を測定した。エミッタＥ側のＦｅ層２９の保磁力は約２０Ｏｅであり実施例１と同程度であったがコレクタＣ側のＦｅ層２５の保磁力は約５０Ｏｅまで著しく減少した。また、この素子のＭＲ比は約３００％に増大したが、電流透過率は６×１０−６であり電流透過率に著しい減少が見られた。
【００４３】
（実施例２）
実施例２では、フォトレジストとＡｒイオンミリングを用いて接合面積を１×１μｍ２とする他は、実施例１と同様な構造のスピントンネルトランジスタを作成した。このトランジスタについてコレクタ電流の磁場依存性を測定し、２つのＦｅ層２５、２９の保磁力を測定したところ、エミッタ側のＦｅ層２９の保磁力は３０Ｏｅ、コレクタ側のＦｅ層２５の保磁力は１２００Ｏｅであった。ベースとエミッタ間に１．３Ｖの電圧を印加した状態でＭＲ比は２２０％、電流透過率は１．２×１０−４であった。
【００４４】
（実施例３）
実施例３は、ベースＢの構造をＦｅ０．８Ｃｏ０．２層／Ａｕ層／Ｆｅ０．８Ｎｉ０．２層とする他は、実施例２と同じ構造、材料、方法によりスピントンネルトランジスタを作成し、コレクタ電流の磁場依存性を測定し、２つの磁性層の保磁力を測定したところ、Ｆｅ０．８Ｎｉ０．２層の保磁力は１０Ｏｅ、Ｆｅ０．８Ｃｏ０．２層の保磁力は２０００Ｏｅであった。ベースＢとエミッタＥに１．３Ｖの電圧を印加した状態でのＭＲ比は２１０％、電流透過率は１．０×１０−４であった。
【００４５】
（実施例４）
実施例４では、実施例１のＧａＡｓ層２３をＺｎＳｅとした他は、同じ構造、材料、方法でスピントンネルトランジスタを作成した。
【００４６】
このトランジスタのコレクタ電流の磁場依存性を測定し、Ｆｅ層の保磁力を測定したところ、エミッタＣ側のＦｅ層２９の保磁力は２０Ｏｅ、コレクタＣ側のＦｅ層２５の保磁力は４００Ｏｅであった。ベースＢとエミッタＥ間に１．３Ｖの電圧を印加した状態でＭＲ比は１８０％、電流透過率は５×１０−４であった。
【００４７】
（実施例５）
実施例５では、ｎ型ＧａＡｓエミッタの（１００）面上に、順次、（１００）配向のＦｅ層、Ａｕ層およびＦｅ層からなるベース、ＴｉＯ２トンネル障壁層、およびＡｌコレクタを積層したスピントンネルトランジスタを作成した。
【００４８】
このトランジスタは実施例１と同様の方法にて作成した。エミッタとベース間はショットキー接合であり、ベースとコレクタ間にトンネル障壁として厚さ５ｎｍのＴｉＯ２を形成した。
【００４９】
このトランジスタのコレクタ電流の磁場依存性を測定したところ、エミッタ側のＦｅ層の保磁力は２０Ｏｅ、コレクタ側のＦｅ層の保磁力は３００Ｏｅであった。ベースＢとエミッタＥ間に、０．８Ｖの電圧を印加した状態でＭＲ比は１８０％、電流透過率は５×１０−６であった。
【００５０】
以上説明した本発明のスピンバルブトランジスタは、磁気抵抗効果素子としてセンサーや磁気ヘッドに用いることができる。また、この磁気ヘッドをハードディスクドライブ等の磁気情報再生システムに搭載すれば、高記録密度を実現できる。さらに、本発明のスピンバルブトランジスタは、記憶装置の記憶素子として磁性ＲＡＭ（ＭＲＡＭ），磁性ＲＯＭ（ＭＲＯＭ）等の磁気記憶装置に適用することができる。これら磁気ヘッド、磁気情報再生システム、および磁性ＲＡＭ（ＭＲＡＭ），磁性ＲＯＭ（ＭＲＯＭ）等の磁気記憶装置へのトランジスタの適用方法は特願２００２−９０６８１その他に開示されており、また、広く知られていることからここではその詳細な説明を省略する。
【００５１】
尚、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、層構成や材料、層の厚さや面積等のサイズは適宜変更可能である。例えば、磁化自由層や磁化固定層は、単層に限定されず、同一材料で異なる組成の層を積層したり、複数の異なる材料層を積層したりしてもよい。また、層の厚さや素子のサイズも用いる材料等に応じて適宜変更可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば磁性体と半導体の界面に発生する一軸異方性を利用してスピンバルブトランジスタのベース内磁性層の磁化を固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るスピントンネルトランジスタを説明するための断面模式図である。
【図２】第一の実施の形態のスピントンネルトランジスタのエネルギーダイアグラムである。
【図３】本発明の第二の実施の形態に係るスピントンネルトランジスタを説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態に係るスピンバルブトランジスタを説明するための断面模式図である。
【図５】本発明の実施例１に係るスピントンネルトランジスタを説明するための断面模式図である。
【図６】実施例１のスピントンネルトランジスタのコレクタ電流―磁場特性図である。
【符号の説明】
１・・・半導体層（コレクタＣ）
３・・・磁化固定層
５・・・非磁性金属層
７・・・磁化自由層
９・・・トンネル障壁層
１１・・・非磁性金属層（エミッタＥ）
１３・・・半導体層（エミッタＥ）
１５・・・非磁性金属層（コレクタＣ）
１７・・・半導体層（コレクタＣ）
２１・・・Ｉｎ層／Ａｕ層
２３・・・ｎ型ＧａＡｓ層
２５・・・Ｆｅ層
２７・・・Ａｕ層
３１・・・Ａｌ２Ｏ３層
３３・・・Ａｌ層／Ａｕ層（エミッタＥ）
Ｂ・・・ベース
Ｍ１・・・磁化固定層の磁化
Ｍ２・・・磁化自由層の磁化
【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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