[发明专利]磁阻效应元件、自旋MOSFET和自旋传导元件

权利要求书

1.一种磁阻效应元件，其特征在于：

具备：

半导体通道层，

磁化固定层，通过第1隧道层被配置于所述半导体通道层上，以及

磁化自由层，通过第2隧道层被配置于所述半导体通道层上，

所述半导体通道层实质上由与所述第1隧道层形成界面的第1区域、与所述第2隧道层形成界面的第2区域、以及第3区域构成，

所述第1区域和所述第2区域的杂质浓度为超过1×10¹⁹cm^-3的浓度，

所述第3区域的杂质浓度为1×10¹⁹cm^-3以下，

所述第1区域和所述第2区域隔着所述第3区域而分离，

所述第1区域和所述第2区域的杂质浓度分别在最接近于所述半导体通道层与所述第1隧道层的界面的部分、以及最接近于所述半导体通道层与所述第2隧道层的界面的部分成为最高，并且分别从所述半导体通道层与所述第1隧道层的界面以及所述半导体通道层与所述第2隧道层的界面开始在所述半导体通道层的厚度方向上单调地递减。

2.如权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于：

所述第1区域和第2区域的厚度为10nm以下。

3.如权利要求1或者2所述的磁阻效应元件，其特征在于：

所述半导体通道层具有第1凸部和第2凸部，

所述第1区域包含于所述第1凸部，所述第2区域包含于所述第2凸部。

4.如权利要求1或2所述的磁阻效应元件，其特征在于：

所述第1区域和所述第2区域的最大杂质浓度在2×10¹⁹～2×10²⁰cm^-3的范围内。

5.如权利要求1或2所述的磁阻效应元件，其特征在于：

所述第3区域包含被施加栅电压的第4区域，

并且所述第4区域的杂质浓度为3×10¹⁸cm^-3以下。

6.如权利要求5所述的磁阻效应元件，其特征在于：

所述第3区域以及所述第4区域的杂质浓度随着离开所述第1区域以及所述第2区域的距离变大而减少，或者即使离开所述第1区域以及所述第2区域的距离变大也不增大。

7.如权利要求1或2所述的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁化固定层与所述第1区域之间的面电阻和所述磁化自由层与所述第2区域之间的面电阻分别小于1×10⁶Ω·μm²。

8.一种自旋金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于：

使用了权利要求1～7中任意一项所述的磁阻效应元件。

9.一种使用了纯自旋流的自旋传导元件，其特征在于：

具备：

权利要求1～7中任意一项所述的磁阻效应元件，

在所述磁化固定层和所述磁化自由层的外侧的所述磁化固定层侧设置的非磁性材料的第1参考电极，以及

在所述磁化固定层和所述磁化自由层的外侧的所述磁化自由层侧设置的非磁性材料的第2参考电极。