韓国など足元にも及ばない日本の半導体技術

今日の電子工学は半導体と磁性体によって支えられています。これらは別々に使われてきましたが、半導体の世界と磁性体の世界に橋を架けることにより、新しい世界が拡がります。これは電子のもつ電荷だけではなく磁性の元となるスピンの特性を利用するためスピントロニクスと呼ばれ、これまでなかった全く新しい現象や素材を開発したり応用したりする研究分野です。我々の研究では、両者を物質レベルで融合し、磁性を持つ半導体を作成することに成功しました。また、不揮発性の磁性素子と半導体集積回路を素子レベルで融合し、これまで不可能であった待機電力がゼロという画期的な集積回路の基盤技術を構築しつつあります。ここでは、基礎的研究である前者の「磁性体であり半導体である物質」を創成した研究についてご紹介します。 　 ヒ化ガリウム（GaAs）やインジウムヒ素（InAs）などの磁性 を帯びないIII-V族化合物半導体は高速トランジスタやレーザに使われています。これに磁性不純物であるマンガン(Mn）を高い濃度まで添加したところ、自然界にはない強磁性を示す半導体ができることを発見しました。普通の半導体が磁石にもなることが示されたのです。そしてこの現象は半導体において電子が不足した状態であるキャリアの濃度によって、強磁性相互作用が決まるということを理論的に明らかにしました。これをキャリア誘起強磁性といいます。 　その後、電界（電圧がかかっている空間の状態）によりキャリア濃度を増減させられる電界効果素子構造を用いて、強磁性半導体中のキャリア濃度を変化させ、同じ温度のまま強磁性－常磁性相転移をどちらの方向にも転移できる電界制御を実現しました。また保磁力や磁化ベクトルの方向も電界で制御できることを示しました。磁性体の磁気的性質を、温度を変える ことなく可逆的に変化させたのです。これは、磁石が初めて文献に登場する紀元前5世紀のギリシャから現在に至る長い磁性体の歴史上で、初めて実現した現象です。 これ以外にも強磁性半導体と非磁性半導体を組み合わせた構造に電流を流すことにより、非磁性半導体へスピンを注入できることを示しました。電流は電荷の流れですが、これに加えて強磁性体からはスピンが流れることを示したのです。また、強磁性半導体において、磁区と磁区の境界である磁壁が電流と共に移動することを示しました。これは電流と共にスピン流が流れるために起こる現象です。この現象を用いた高速のメモリ素子の研究が進んでいます。 朝鮮土人には、このような技術開発は絶対に無理ですね。