ナノギャップでの原子のマイグレーション現象により作製したNi系ナノスケールデバイス

摘要

ナノギャップに発現するエレクトロマイグレーション現象を利用することで，強磁性単電子トランジスタ（Ferromagnetic Single-Electron Transistor：FMSET）やNiナノギャップ系抵抗スイッチング素子，Ni系量子ポイントコンタクト（Quantum Point Contact：QPC）の作製について検討した．ナノギャップでのマイグレーションを利用した本手法では，作製された数十nmの初期ナノギャップに対して，あらかじめ設定した電流値まで通電を行うことで，ナノギャップの構造や電気的特性を広範囲にわたってtuningすることができる．Niナノギャップに印加する電流が，およそ100nA-1μAの範囲では，移動原子がギャップ内でドットを形成し，Ni系FMSETの作製が可能である．また，設定電流が10μA以上の領域では，素子の抵抗が2値的に変化する抵抗スイッチング特性を確認した．さらに，通電電流を1mA程度まで増加させると，ギャップ間に原子の架橋構造が形成され，量子ポイントコンタクトが作製されることが明らかとなった．これより，ナノギャップでの原子移動を最適化することにより，FMSETや抵抗スイッチング素子，QPCに代表されるナノスケールデバイスが容易に作製可能になるものと期待される．