Bottom–Up-Fabricated Oxide–Metal–Semiconductor Spin-Valve Transistor

Zhao, Lai; Huang, Biqin; Olowolafe, O.; Appelbaum, Ian

doi:10.1109/led.2008.2001177

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“…A quantidade de portadores no lado do semicondutor na interface é menor, e a barreira para os elétrons do semicondutor diminui de uma quantidade eV . O TBM opera normalmente polarizado diretamente na junção emissor base e reversamente na junção base coletor [17,19,20].…”

Section: Transistor De Base Metálica-tbmunclassified

“…(2.0) onde, A = 11010 4 Am −2 K −2 é a constante de Richardson, T a temperatura e K a constante de Boltzman. V be é o potencial na junção base emissor, e e a carga elementar [20,21]. Elétrons menos energéticos são drenados na base.…”

Section: Transistor De Base Metálica-tbmunclassified

“…Nesta configuração o dispositivo funciona como amplificador de corrente. O ganho de corrente na configuração emissor comum β é definido pela equação 2.1, onde J b é a corrente injetada na base pela fonte [20]. Dependendo da técnica de crescimento, a base pode apresentar defeitos estruturais como rugosidades e existência de buracos (pin holes).…”

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Microfabricação e caracterização de transistores spintrônicos balísticos e lógicos

Teixeira¹

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A invenção do transistor foi a mais impactante diante todos os dispositivos eletrônicos. A rá- pida e constante evolução da tecnologia de informação exigia componentes em menor escala de tamanho e integrados em quantidades cada vez maiores aos circuitos. O constante aumento da velocidade de processamento e redução de tamanho não mais propiciava ganhos reais com a chegada ao limite físico, comprometendo a relação custo benefício. A possibilidade de utilizar o spin do elétron fez da spintrônica uma linha de pesquisa bastante explorada na tecnologia. Dis- positivos spintrônicos apresentam grande aumento da velocidade de processamento de dados e reduz o consumo de energia. A utilização da spintrônica em transistores os tornam candi- datos a suprir as limitações da eletrônica convencional. O transistor de base metálica (TBM), que na época de sua criação teve pouco apelo da indústria microeletrônica, devidos aos baixos valores de ganho apresentados, novamente desperta interesse. Substituir o metal da base por metal magnético pode angariar propriedades decorrentes da exploração do grau de liberdade de spins, ainda não exploradas. O "boom"da spintrônica levou a proposta do Spin-FET, um transistor spintrônico para substituir os MOS FETS. Um dispositivo lógico composto de três eletrodos (Fonte, Dreno e Gate) para gerar os estados ON-OFF. A corrente é polarizada em spins na fonte, injetada no canal e lida no dreno. No canal (elo de ligação da fonte com o dreno) a orientação de spins é controlada com de interação Rashba, induzida por um potencial externo através da terceira conexão, Gate. A informação pode ser detectada se os spins tiverem a mesma orientação da magnetização do dreno (estados ON) ou contrária, (estados OFF). O maior desa- ﬁo do Spin-FET atualmente é o controle eﬁciente do spin no canal. Nesta Tese apresentamos uma proposta de fabricação do Spin FET com grande poder de injeção/detecção de spins e o diferencial do controle da precessão de spins no canal de grafeno. O projeto foi realizado em colaboração bilateral com o INL (International Iberian Nanotechnology Laboratory), que dis- põe de toda estrutura necessária na produção, sendo referência em micro fabricação. A proposta inovadora de adicionar o grafeno como última etapa na fabricação garantiu a qualidade do gra- feno, diferencial para dispositivo rápido e que controle estados magnéticos de forma precisa. O dispositivo fabricado proporcionou comprimento de difusão de spins em torno de 7µm, valor similar aos maiores que se tem conhecimento para mesma técnica de produção de grafeno. O controle da rotação no Gate foi obtido de forma eﬁciente para correntes puras de spins e spins polarizadas em temperaturas de 15 K e 300K, um diferencial deste trabalho. Durante o douto- rado outros trabalhos foram desenvolvidos com eletrodeposição. O TBM com base permeável de Permalloy (FeNi) e emissor de ZnO apresentou ótima qualidade nas junções Schottky, com 0,57 eV para interface FeNi/Si e 0,58 eV para ZnO/FeNi. A pouca espessura da base de FeNi depositada próximo ao tempo de percolação, tornou-a permeável, característica que facilita o alcance de elétrons balísticos do emissor no coletor sem serem drenados na base. Como resul- tado, o TBM apresentou um ganho três vezes acima do esperado na conﬁguração base comum e 3,6 no modo ampliﬁcação. O dispositivo sob ação de campo magnético externo apresentou um incremento de 1% na corrente de coletor, portanto, aumento de 10 vezes na sensibilidade em relação as medidas de Magnetorresistência Anisotrópica. Os estudos com dispositivos ti- veram ainda outros horizontes a partir do desenvolvimento com eletrodeposição de ligas que podem oferecer outras possibilidades a transistores ou MRAMs. Na liga de Cobre Permalloy foi constatado grande controle das propriedades magnéticas e cristalinas com a concentração de cobre. Houve também estudo da queda da temperatura de Curie da liga com aumento concen- tração de cobre, o que abre possibilidade de emprego em sensor magnético de temperatura. Já a liga de cobalto térbio mostrou se um material amorfo com anisotropia perpendicular ao plano, dependendo das concentrações dos materiais. Tal característica abre possibilidade de emprego em transistor com seletividade de portadores em orientação perpendicular ao plano, dispositivos de comutação ótica com mecanismos de torque de spin órbita, além de estudo experimental de skírmions. Palavras-chave: Spintrônica. Dispositivos. Microfabricação. Spin-FET.

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Microfabricação e caracterização de transistores spintrônicos balísticos e lógicos

Teixeira¹

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Photoluminescent and magnetic characteristics of cobalt and manganese doped nanoscale zinc oxide

Choudhary

Sehrawat

Mehta

et al. 2023

J Mater Sci: Mater Electron

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Stable room temperature magnetocurrent in electrodeposited permeable n-type metal base transistor

Silva

Teixeira

Mello

et al. 2018

Applied Physics Letters

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We investigated a permeable metal base transistor consisting of a ZnO/NiFe/Si heterostructure. Both ZnO and NiFe layers were grown by electrodeposition techniques, using only adhesive tape masks to define deposition regions. The base permeability can thus be controlled by varying the NiFe deposition time. We report here our best results obtained for the permeable NiFe base close to the electrical percolation threshold, which gives reasonable sensitivity to the device. Magnetocurrent measurements carried out at room temperature show that this permeable metal base transistor is stable and sensitive under applied magnetic fields of low intensities, ∼100 Oe, required for electronics integration.

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Microfabricação e caracterização de transistores spintrônicos balísticos e lógicos

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Photoluminescent and magnetic characteristics of cobalt and manganese doped nanoscale zinc oxide

Stable room temperature magnetocurrent in electrodeposited permeable n-type metal base transistor

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