NL1029942C2

NL1029942C2 - Magnetische-weerstandstransistor en besturingswijze ervoor.

Info

Publication number: NL1029942C2
Application number: NL1029942A
Authority: NL
Inventors: Ying-Wen Huang; Chi-Kuen Lo; Yeong-Der Yao; Lan-Chin Hsieh; Jau-Jiu Ju; Der-Ray Huang
Original assignee: Ind Tech Res Inst
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2009-05-11
Also published as: FR2876837A1; KR100814165B1; JP4574368B2; US20060054931A1; KR20060051404A; US7372117B2; NL1029942A1; JP2006086491A; US7531883B2; US20070063298A1; DE102005043328A1; US20080203504A1

Description

MAGNETISCHE—WEERSTANDSTRANSISTOR EN BESTURINGSWIJZE ERVOOR

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

5 Toepassingsgebied van de uitvinding

De huidige uitvinding heeft betrekking op een transistor, en meer in het bijzonder op een magnetische-weerstandstransistor en een besturingswijze ervoor.

10

Aanverwante technologie

Conventionele spin-transistoren kunnen elektronische componenten zijn die gebruik maken van een magnetisch veld om een elektrische stroom te regelen. Het effect van 15 spin-transistoren kan gelijk zijn aan het effect van conventionele transistoren. Een elektron kan twee spin-toestanden hebben: spin-up en spin-down. De spin-toestanden van het elektron kunnen regelparameters zijn in conventionele transistoren.

20 Conventionele spin-transistoren kunnen een extra regelparameter hebben, namelijk een magnetisch veld. Het magnetisch veld waarvan gebruik wordt gemaakt door een conventionele spin-transistor kan de elektrische stroom regelen door de spin-toestanden van de elektronen te beïnvloeden.

25 Elektronische apparatuur met conventionele spin-transistoren kan zodoende een uitgebreidere werking hebben in vergelijking met elektronische apparatuur waarin alleen conventionele transistoren zijn opgenomen.

Conventionele spin-transistoren kunnen een tweevoudige 30 potentiële energie barrière constructie hebben (dat wil zeggen in de conventionele spin-transistor kunnen twee potentiële energie barrières worden gecombineerd met een magnetisch weerstand biedend element). De tweevoudige potentiële energie 2 barrière constructies kunnen zo worden uitgevoerd dat er een magneto-elektrische stroom door de conventiele spin-transistor kan lopen.

Andere conventionele spin-transistoren kunnen een eerst 5 en een tweede silicium onderlaag hebben van het ion-gedoteerde n-type die zo zijn geplaatst dat elke onderlaag naar de andere onderlaag is gericht. De eerste en tweede siliciumonderlagen van het ion-gedoteerde n-type kunnen vacuüm aan elkaar zijn verbonden, zodat ze respectievelijk een emitter en een collector 10 vormen. Tussen de eerste en de tweede silicium onderlagen van het ion-gedoteerde n-type kan een metalen spin-klep (dat wil zeggen een basis) worden aangebracht.

De conventionele spin-transistor kan verder twee stel lagen omvatten. Het eerste tweetal lagen kan een emitter omvatten 15 (dat wil zeggen de eerste silicium onderlaag van het ion-gedoteerde n-type) en een basis (dat wil zeggen de metalen spin-klep), waarbij het tweetal lagen respectievelijk is gemaakt van platina (Pt) en kobalt (Co). Het tweede stel lagen kan een basis met collector omvatten (dat wil zeggen de tweede silicium 20 onderlaag van het ion-gedoteerde n-type), waarbij het tweetal lagen respectievelijk is gemaakt van koper (Cu) en Co. De hierboven beschreven primaire en secundaire lagen paren kunnen de opbouw vormen van een Schottky barrière diode.

Wanneer er een positief spanningsverschil wordt 25 aangebracht op de emitter (dat wil zeggen de eerste silicium onderlaag van het ion-gedoteerde n-type) en de basis (dat wil zeggen de metalen spin-klep), kunnen snelle elektronen een drempelwaarde van de energiebarrière overschrijden en kunnen ze door de energiebarrière in de collector stromen. De geleiding 30 van de snelle elektronen kan ervan afhankelijk zijn of de twee Co-lagen (dat wil zeggen de twee potentiaal barrières) in de metalen spin-klep al dan niet in dezelfde richting zijn gemagnetiseerd.

3

Als het uitwendig magnetisch veld zwak is, kunnen de magnetiseertoestanden van de twee Co-lagen anti-parallel zijn. In dit geval kan er niet-elastische spin-verstrooiing optreden van de spin-up of spin-down elektronen en de elektronenstroom 5 naar de collector kan betrekkelijk klein zijn.

Als het uitwendig magnetisch veld sterk genoeg is om de magnetiseerrichtingen van de twee Co-lagen evenwijdig te laten zijn, kan de kans op het optreden van een stroom spin-up elektronen worden vergroot, waardoor de elektrische stroom 10 toeneemt. Met conventionele spin-transistoren kan er bij normale omgevingstemperatuur in de magneto-elektrische stroom een fluctuatie van de stroomsterkte optreden van meer dan 200%. De afgevoerde elektrische stroom van conventionele spin-transistoren zal echter klein zijn, waardoor hun toepassing 15 beperkt blijft tot toepassingen met lage stroomsterkte, (bijvoorbeeld in een gebied van 1,287 pA tot 44 pA) . Verder kan het moeilijker zijn om conventionele spin-transistoren te miniaturiseren.

Een andere conventionele spin-transistor kan een 20 magnetische tunnellaag omvatten die is uitgevoerd als een basis vlak bij een collector, waarbij de collector bestaat uit een GaAs onderlaag van het n-type. De conventionele spin-transistor kan zijn opgebouwd als een Schottky barrière diode. Op de basis kan een aluminium laag zijn aangebracht en deze kan zijn geoxideerd 25 tot een aluminiumoxide (A1203) laag. Op de aluminiumoxide laag kan een emitter laag zijn aangebracht, waardoor er nog een Schottky barrière diode structuur ontstaat. De hierboven beschreven opbouw kan bestaande problemen bij het vervaardigen van conventionele spin-transistoren verkleinen, met inbegrip 30 van die welke verband houden met miniaturisatie en/of een vergrote fluctuatie van de magneto-elektrische stroomsterkte. Met deze methode kan bijvoorbeeld een fluctuatie van de stroomsterkte worden bereikt van meer dan 3400% bij lagere 4 temperaturen (bijvoorbeeld 77 Kelvin). De GaAs onderlaag kan echter duurder zijn en/of de aluminiumoxidelaag kan ongelijkmatig van opbouw zijn. Verder kan het bij de hierboven beschreven conventionele spin-transistor nodig zijn de 5 toegevoerde elektrische stroom laag te houden teneinde schade aan de aluminiumoxide in de aluminiumoxide laag te beperken of te voorkomen. In directe relatie hiermee zal, aangezien er bij de hierboven beschreven conventionele spin-transistor alleen maar gebruik kan worden gemaakt van een lage aangevoerde 10 elektrische stroomsterkte, de afgevoerde elektrische stroomsterkte van de conventionele spin-transistor ook lager zijn, waardoor hun gebruik beperkt blijft tot toepassingen met lage stroomsterkte. Verder kan de hierboven beschreven conventionele spin-transistor het bovendien noodzakelijk maken 15 dat er alleen bij lagere temperaturen wordt gewerkt, om nog te kunnen beschikken over een acceptabele fluctuatie van de magneto-elektrische stroomsterkte.

Een nog weer andere conventionele spin-transistor kan een magnetische tunnel transistor omvatten, die de 20 werktemperatuur van de spin-transistor met een tweevoudige potentiële energiebarrière kan verhogen. Bij normale omgevingstemperatuur kan de conventionele spin-transistor een uitgaande elektrische stroom leveren van wel 1 μΑ, en/of de fluctuaties in de magneto-elektrische stroomsterkte kunnen 25 toenemen tot 64%. In deze conventionele spintransistor kan er een 3 nm dikke laag bestaande uit een kobalt-ijzer legering (C084Fei6) zijn aangebracht als basis op een emitter die bestaat uit een GaAs onderlaag van een n-type. Op de laag kobalt-ijzer legering (dat wil zeggen de basis) kan een aluminium laag zijn 30 aangebracht die is geoxideerd tot een aluminiumoxide laag. Op de aluminiumoxide laag kan als emitter een (C084Fei6) laag van 5 nm zijn aangebracht. Op de emitter kan een opsluitende laag als coating zijn aangebracht. De opsluitende laag kan 5 anti-ferromagnetisch Ir22Mn78 bevatten. De opsluitende laag kan de magnetische dipool van de emitter vastzetten. De opsluitende laag kan zijn afgedekt met een 5 nm dikke laag tantalium (Ta). De magnetische dipool van de basis kan zodoende worden veranderd 5 zonder dat de magnetische dipool van de emitter wordt beïnvloed. Op deze wijze kan de spinrichting van een geïnjecteerd elektron worden bestuurd.

De hierboven beschreven conventionele spin-transistor kan echter een GaAs onderlaag bevatten. De GaAs onderlaag kan 10 duur zijn. Verder kan de aangebrachte aluminiumoxide laag ongelijkmatig van opbouw zijn. Aangezien er voor een magnetische-weerstand biedend element met een grotere fluctuatie van de elektrische stroom een hoogwaardiger (dat wil zeggen meer uniforme) laag nodig kan zijn, kan het 15 fabricageproces ingewikkelder worden omdat het moeilijk kan zijn een meer uniforme aluminiumoxide laag te maken.

In het Japanse octrooischrift 2003 188 390 wordt een spin-klep-transistor beschreven die bedoeld is om een verbeterde signaal/reisverhouding te bieden. Om het probleem van de ten 20 opzichte van de stroomsterkte van de emitter te lage stroomsterkte van de collector op te lossen, wordt bij deze bekende transistor gebruik gemaakt van een vermenigvuldigingslaag voor de elektronen. Door deze vermenigvuldigingslaag wordt de stroomsterkte van de collector 25 vergroot in vergelijking met die van de emitter.

Het Amerikaanse octrooischrift 2003/0122208 beschrijft eveneens een spin-klep-transistor waarbij een oplossing gezocht is voor het probleem van de relatief lage stroomsterkte bij de collector. In dit document wordt voorgesteld om als basis gebruik 30 te maken van een ferromagnetische laag waarvan de magnetiseringsrichting gevarieerd kan worden. Door het variëren van de richting van de magnetisering van de f erromagnetische laag 6 kan de verhouding tussen de stroomsterkte op de collector en de stroomsterkte op de emitter worden verhoogd van 4 x 1CT4 tot 0,2.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

5

Een voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding is een magnetische-weerstandstransistor met een magnetische-weerstandselement dat wordt gebruikt als een emitter, waarbij het magnetische-weerstandselement een 10 instelbare weerstand heeft die afhangt van een bepaalde magnetische velsterkte, een passief element als een collector, en een basis die is geplaatst tussen de emitter en de collector, voor het koppelen van de emitter en de collector.

Een andere voorbeelduitvoering van de huidige 15 uitvinding is een magnetische-weerstandstransistor met een passief element dat als collector wordt gebruikt, en een magnetische-weerstandselement dat een eerste en een tweede gedeelte omvat, waarbij het magnetische weerstandselement een instelbare weerstand heeft die afhangt van een bepaalde 20 magnetische veldsterkte, waarbij het eerste gedeelte in de buurt ligt van het passieve element, en het eerste gedeelte de koppeling vormt van het passieve element met het tweede gedeelte.

Een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding is een magnetische-weerstandstransistor, met een 25 magnetische-weerstandselement dat wordt gebruikt als een emitter, waarbij het magnetische-weerstandselement een instelbare weerstand omvat die afhangt van de bepaalde magnetische veldsterkte.

Een andere voorbeelduitvoering van de huidige 30 uitvinding is een manier voor het besturen van de elektrische stroom in een transistor, inclusief het aanbrengen van een magnetisch veld met een bepaalde sterkte, waarbij de gegeven 7 veldsterkte de weerstand in tenminste een gedeelte van de transistor bepaalt.

De uitvinding onderscheidt zich dus van de hiervoor beschreven stand van de techniek doordat wordt voorgesteld om 5 de weerstand van een deel van de transistor, met name de emitter, afhankelijk te maken van de sterkte van een extern magnetisch veld. Hierdoor kan deze weerstand worden ingesteld door het aanpassen van de magnetische veldsterkte. Zo volgt bij een gegeven spanning de verandering van de stroomsterkte bij de 10 emitter de verandering van de weerstand van de emitter. De stroom die wordt afgegeven door de basis van de spin-transistor varieert dus met de stroom die wordt aangevoerd bij de emitter wanneer een ander extern magnetisch veld wordt aangelegd over de transistor. Zo wordt de mate vergroot waarin de stroomsterkte 15 aan de basis fluctueert. Met andere woorden: wanneer de stroomsterkte van de emitter verandert als reactie op het externe magnetische veld dat wordt aangelegd over de spin-transistor, volgt de variatie van de stroomsterkte aan de basis. Deze variatie kan groot zijn. De stroomsterkte van de collector is 20 desondanks relatief ongevoelig voor de verandering in de stroomsterkte van de emitter.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

25 De huidige uitvinding zal duidelijker worden door middel van een gedetailleerde beschrijving van voorbeelduitvoeringen ervan, met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin: Fig. 1 een schematisch aanzicht weergeeft van een magnetische-weerstandstransistor 100 volgens een 30 voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, 8

Fig. 2 een grafiek is die karakteristieke curven weergeeft voor het verloop van de basis-stroomsterkte IB van fig. 1 volgens een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, 5 Fig. 3 een grafiek is die een karakteristieke kromme weergeeft voor het verloop van de collectorstroom Ic van fig. 1 volgens een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding,

Fig. 4 een grafiek is die de grootte weergeeft van 10 stroomfluctuaties van de basis, emitter en collector van fig. 1, zoals gemeten in een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding,

Fig. 5 een schematisch aanzicht weergeeft van een magnetische-weerstandstransistor volgens een andere 15 voorkeursuitvoering van de huidige uitvinding,

Fig. 6 een grafiek is die karakteristieke krommen weergeeft voor de basis-stroomsterkte IB van de magnetische-weerstandstransistor van fig. 5 volgens een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, 20 Fig. 7 een grafiek is die een karakteristieke kromme weergeeft voor de collectorstroom Ic van de magnetische-weerstandstransistor van fig. 5 volgens een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding,

Fig. 8 een grafiek is die de grootte van de 25 stroomfluctuaties van de basis, emitter en collector van fig. 5 weergeeft, zoals gemeten volgens een andere voorbeelduitvoering volgens de huidige uitvinding,

Fig. 9 een schematisch aanzicht weergeeft van een spin-magnetische-weerstandstransistor volgens een andere 30 voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, en Fig. 10 een grafiek is die de grootte van stroomfluctuaties weergeeft van de basis, emitter en collector 9 van fig. 9 zoals gemeten in een andere uitvoering van de huidige uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN VOORBEELDUITVOERINGEN 5 VAN DE UITVINDING

In hetgeen hierna volgt zullen voorbeelduitvoeringen van de huidige uitvinding in detail worden beschreven met verwijzing naar de begeleidende tekeningen.

10 Fig. 1 geeft een schematisch aanzicht weer van een magnetische-weerstandstransistor 100 volgens een voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 1 verwijst, kan de 15 magnetische-weerstandstransistor 100 een magnetische-weerstandselement 110, een passief element 130 en/of een ohmse contactlaag 131 omvatten. Zoals in fig. 1 is aangegeven kunnen het magnetische-weerstandselement 110, het passieve element 130 en/of de ohmse contactlaag 131 op elkaar 20 zijn gestapeld. Verder kunnen het magnetische-weerstandselement 110, het passieve element 130, en/of de ohmse contactlaag 131 zijn aangebracht op een vlak van de magnetische-weerstandstransistor 100.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige 25 uitvinding kan de magnetische-weerstandstransistor 110 een emitter zijn.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan het passieve element 130 een collector zijn.

In een andere voorbeelduitvoering van de uitvinding, kan 30 het passieve element 130 een p-n junction diode zijn.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan de ohmse contactlaag 131 als een coating zijn aangebracht op een ondervlak van het passieve element 130.

10

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan de ohmse contactlaag 131 tenminste titanium (Ti) en/of goud (Au) bevatten.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige 5 uitvinding kan het magnetische-weerstandselement 110 een instelbare weerstand omvatten, waarbij de instelbare weerstand afhangt van een bepaalde sterkte van een aangebracht magnetisch veld.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige 10 uitvinding, kan het magnetische-weerstandselement 110 een magnetisch tunnelelement omvatten met een eerste ferromagnetische laag 111, een isolatielaag 112 en een tweede ferromagnetische laag 113. De eerste ferromagnetische laag 111 kan in verbinding staan met het passieve element 130, waarmee 15 de basis 120 wordt gevormd. De basis 120 kan, zoals in fig. 1 is aangegeven, zijn geplaatst tussen de emitter (dat wil zeggen het magnetische-weerstandselement 110 en een collector (dat wil zeggen het passieve element 130, zodat de emitter is gekoppeld aan de collector (dat wil zeggen het passieve element 130).

20 In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan een ingevoerde emitterstroom IE het gevolg zijn van een spanning VEb tussen emitter en basis gedeeld door een weerstand van het magnetische-weerstandselement 110. Het magnetische-weerstandselement 110 (dat wil zeggen de emitter) 25 kan zodoende zorgen voor een instelbare weerstand. Deze instelbare weerstand kan afhangen van een bepaalde veldsterkte van een aangebracht magnetisch veld. De ingevoerde emitterstroom IE kan van invloed zijn op een basisstroom IB en een collectorstroom Ic.

30 Fig. 2 is een grafiek die karakteristieke krommen 200, 210, 220 en 230 weergeeft voor de basis-stroomsterkte IB van fig. 1 volgens een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

11

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, waarop fig. 2 betrekking heeft, kan de verticale as (dat wil zeggen de y-as) de basis-stroomsterkte IB weergeven, terwijl de horizontale as (dat wil zeggen de x-as) de spanning 5 VBC van basis tot collector (dat wil zeggen het spanningsverschil op de basis) kan weergeven. De karakteristieke krommen 200, 210, 220 en 230 kunnen een verband weergeven tussen de basis-stroomsterkte IB en de verschilspanning aan de basis VBC op basis van een gegeven emitter stroomsterkte IE. Zoals is 10 aangegeven kan de gegeven emitter stroomsterkte IE voor de karakteristieke krommen 200, 210, 220 en 230 respectievelijk 0,1 μΑ, 0,5 μΑ, 1 μΑ en 2μΑ bedragen.

Fig. 3 is een grafiek die een karakteristieke kromme 350 weergeeft voor de collector stroomsterkte Ic van fig. 1 volgens 15 een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 3 verwijst, kan de verticale as de collectorstroom Ic weergeven terwijl de horizontale as het gerichte spanningsverschil aan de basis VBc kan weergeven. De 20 karakteristieke kromme 350 kan het verband weergeven tussen de collectorstroom Ic en het basis-spanningsverschil VBc op basis van een gegeven emitter stroomsterkte IE. Zoals is aangegeven kan de gegeven emitter stroomsterkte IE voor de karakteristieke kromme 350 elk van de respectievelijke waarden 0,1 μΑ, 0,5 μΑ, 25 1 μΑ of 2 μΑ zijn. Er kan zodoende worden geconcludeerd dat de collector stroomsterkte Ic niet hoeft te veranderen als gevolg van een verandering in de emitter stroomsterkte lE.

Fig. 4 is een grafiek die de grootte van de stroomfluctuaties weergeeft van de basis 120, van de emitter 110 30 en van de collector 130 van fig. 1 zoals gemeten in een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 4 verwijst, kan de verticale as een 12 variatie van de stroomsterkte weergeven terwijl de horizontale as een bepaalde veldsterkte van een magnetisch veld kan weergeven. Zoals is aangegeven kan, bij een gegeven magnetische veldsterkte, de emitter stroomsterkte IE afnemen van 1,08 μΑ tot 5 0, 97 μΑ, en de grootte van de fluctuaties van de emitter stroom IE kan 11,3% toenemen. De basis stroomsterkte IB kan afnemen van 0,123 μΑ tot 1,54 nA, en de grootte van de fluctuaties voor de basis stroomsterkte IB kan 6400% toenemen. Verder kan de collector stroom IC afnemen van 0, 97 μΑ tot 0, 953 μΑ en de grootte 10 van de fluctuaties voor de collector stroom Ic kan 1, 79% toenemen. Deze resultaten kunnen aangeven dat de uitgevoerde basis stroomsterkte IB van de magnetische-weerstandstransistor kan veranderen als reactie op veranderingen in de ingevoerde emitter stroomsterkte IE.

15 Fig. 5 geeft een schematisch aanzicht weer van een andere magnetische-weerstandstransistor 500 volgens een andere uitvoering van de huidige uitvinding.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 5 verwijst, kan de 20 magnetische-weerstandstransistor 500 een magnetische-weerstandselement 510 en een basis 520 omvatten.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan het magnetische weerstandselement 510 functioneren als een emitter van de 25 magnetische-weerstandstransistor 500.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan er op de silicium onderlaag een p-n junction diode worden aangebracht als een passief element 530 (dat wil zeggen een collector).

30 In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding kan er op een ondervlak van het passieve element 530 (dat wil zeggen de collector) een ohmse contactlaag 531 als coating zijn aangebracht.

13

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan de ohmse contactlaag 531 tenminste titanium (Ti) en goud (Au) bevatten.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige 5 uitvinding, kan er een isolatielaag 532 zijn aangebracht op een bovenvlak van het passieve element 530 (dat wil zeggen de collector), en kan er een magnetische-weerstandselement 510 zijn aangebracht op de isolatielaag 532.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige 10 uitvinding, kan het magnetische-weerstandselement 510 een spinklep magnetische-weerstandselement zijn. In deze uitvoeringsvorm kan het spinklep magnetische-weerstandselement 510 een instelbare weerstand opleveren waarbij de instelbare weerstand wordt bepaald door een gegeven sterkte van een 15 aangebracht magnetisch veld.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan de basis 520 zijn geplaatst tussen het magnetische-weerstandselement 510 (dat wil zeggen de emitter) en het passieve element 530 (dat wil zeggen de collector) en op 20 deze wijze wordt het magnetische-weerstandselement 510 gekoppeld aan het passieve element 530.

Fig. 6 is een grafiek die karakteristieke krommen 600, 610, 620, 630 en 640 weergeeft voor de basis stroomsterkte IB van de magnetische-weerstandstransistor 500 van fig. 5 volgens 25 een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 6 verwijst, kan de verticale as de basis stroomsterkte IB weergeven, terwijl de horizontale as de spanning VBC van basis tot collector (dat wil zeggen het gerichte 30 spanningsverschil aan de basis) kan weergeven. De karakteristieke krommen 600, 610, 620, 630 en 640 kunnen een verband weergeven tussen de basis stroomsterkte IB en het gerichte spanningsverschil aan de basis VBC op basis van een 14 gegeven emitter stroomsterkte IE. Zoals is aangegeven kan de gegeven emitter stroomsterkte IE voor de karakteristieke krommen 600, 610, 620, 630 en 640 respectievelijk 0,1 mA, 0,5 mA, 1 mA, 1,5 mA en 2 mA bedragen.

5 Fig. 7 is een grafiek die een karakteristieke krommen 750 weergeeft, van de collectorstroom sterkte Ic van de magnetische-weerstandstransistor 500 van fig. 5 volgens een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige 10 uitvinding, waarnaar fig. 7 verwijst, kan de verticale as de collectorstroom Ic weergeven terwijl de horizontale as het gerichte spanningsverschil aan de basis VBC kan weergeven. De karakteristieke kromme 750 kan een verband weergeven tussen de collectorstroom Ic en het gerichte spanningsverschil aan de basis 15 VBC op basis van een gegeven emitter stroomsterkte IE. Zoals aangegeven kan voor de karakteristieke kromme 750 de emitter stroomsterkte IE één van de respectievelijke waarden 0,1 mA, 0,5 mA, 1 mA, 1,5 mA of 2 mA hebben. Er kan zodoende worden geconcludeerd dat de collectorstroom Ic niet hoeft te veranderen 20 als een reactie op een verandering in emitterstroom IE.

Fig. 8 is een grafiek die de grootte van de stroomfluctuaties van de basis 520, van de emitter 510 en van de collector 530 van fig. 5 weergeeft zoals gemeten volgens een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

25 In een andere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 8 verwijst, kan de verticale as een variatie in de stroomsterkte weergeven (dat wil zeggen een variatie in IB of Ic, en/of IE), terwijl de horizontale as een gegeven sterkte van een aangelegd magnetisch veld kan weergeven. Zoals is aangegeven 30 kan de emitter stroomsterkte IE afnemen van 1 mA tot 0,97 mA, en kan de grootte van fluctuaties van de emitterstroom IE 3,1% toenemen. De basis stroomsterkte IB kan afnemen van 30,3 μΑ tot 62 nA en de grootte van de fluctuaties van de basis stroomsterkte 15

Ib kan 48,355% toenemen. De collector stroomsterkte Ic kan afnemen van 0,97 mA tot 0,969 mA en de grootte van de veranderingen van de collectorstroom Ic kan 0,11% toenemen. Deze resultaten kunnen extra benadrukken dat de afgevoerde basis stroomsterkte IB van 5 de magnetische-weerstandstransistor kan veranderen als reactie op veranderingen in de ingevoerde emitter stroomsterkte IE.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 5 verwijst, kunnen de emitter 510, de basis 520 en/of de collector 530 worden aangemaakt op een 10 halfgeleider onderlaag.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding kan de halfgeleider onderlaag een onderlaag zijn op basis van silicium.

In een andere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding, 15 kan de halfgeleider onderlaag een GaAs onderlaag zijn.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding is, aangezien de gelaagde constructie die is toegepast in de hierboven beschreven voorbeelduitvoeringen misschien niet een structuur met hoge kwaliteit vereist, een 20 ingewikkeld halfgeleider productieproces niet nodig voor het vervaardigen van de hierboven beschreven voorbeelduitvoeringen. Verder kan er een conventionele onderlaag, bijvoorbeeld een glazen onderlaag en/of een plastic onderlaag, worden gebruikt om het coatingsproces uit te voeren. Halfgeleider onderlagen 25 hoeven zodoende niet per se nodig te zijn voor het vervaardigen van de magnetische-weerstandstransistor.

Fig. 9 geeft een schematisch aanzicht weer van een spin-magnetische-weerstandstransistor 900 volgens een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

30 In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 9 verwijst, kan de spin-magnetische-weerstandstransistor 900 een magnetische-weerstandselement 310 omvatten (dat wil zeggen een 16 emitter) en een passief element 330 (dat wil zeggen een collector).

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kunnen het magnetische-weerstandselement 310 en/of 5 het passieve element 330 gecoat en/of gestapeld zijn op een onderlaag 300.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding kan de onderlaag 300 een glazen onderlaag zijn.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige 10 uitvinding, kan het magnetische-weerstandselement 310 werkzaam zijn als zowel een emitter als een basis, en het passieve element 330 kan een weerstand zijn die op de onderlaag 330 als een collector is aangebracht. In deze uitvoeringsvorm kan het magnetische-weerstandselement 310 een instelbare weerstand 15 omvatten, waarbij de instelbare weerstand wordt bepaald door een sterkte van een aangebracht magnetisch veld.

In een andere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding, waarnaar fig. 9 verwijst, kan het magnetische-weerstandselement 310 een magnetische-weerstandselement met tunnelwerking zijn. 20 Het magnetische-weerstandselement 310 kan verder een eerste ferromagnetische laag 320 (dat wil zeggen de basis) omvatten, evenals een isolatielaag 112 en een tweede ferromagnetische laag 113. Zoals is aangegeven in fig. 9, kan de eerste f erromagnetische laag 320 contact maken met het passieve element 25 330 waarmee een basis wordt gevormd. De basis (dat wil zeggen de ferromagnetische laag 320) kan zijn geplaatst tussen de emitter (dat wil zeggen het magnetische-weerstandselement 310) en de collector (dat wil zeggen het passieve element 330), waarmee de emitter met de collector wordt gekoppeld.

30 In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan de spin-magnetische-weerstandstransistor 900 van fig. 9 worden getest op een soortgelijke wijze als de magnetische-weerstandstransistor 100 van fig. 1. Een test waarin 17 er verschillende spanningen kunnen worden aangelegd aan de magnetische-weerstandstransmitter 900 en er een daarop volgende responsie van de spin-magnetische-weerstandstransistor 900 kan worden gemeten, zal nu worden beschreven.

5 Fig. 10 is een grafiek die de grootte van de stroomvariaties weergeeft van de basis 320, van de emitter 310 en van de collector 330 van fig. 9 zoals gemeten in een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding.

Om de grootte van de stroomvariaties aan de basis van 10 de spin-magnetische-weerstandstransistor 900 van fig. 9 te testen, kunnen er een emitterspanning van 928 mV en een basis spanning van 464,65 mV worden aangelegd aan respectievelijk de emitter 310 en de collector 330 van de spin-magnetische-weerstandstransistor 900. Het moge duidelijk 15 zijn dat deze waarden van de emitterspanning en de basis spanning enkel en alleen als voorbeeld worden gebruikt en dat elke spanning kan worden gebruikt om de spin-magnetische-weerstandstransistor 900 te testen.

In fig. 10 kan de verticale as een niveau van de 20 stroomsterkte weergeven en de horizontale as kan een gegeven sterkte van een aangelegd magnetisch veld weergeven. Onder de gegeven sterkte van het aangelegde magnetisch veld kan, zoals in fig. 10 is aangegeven, de grootte van de stroomfluctuaties aan de basis 9,837% toenemen. Een 25 magnetische-weerstandstransistor die is gemaakt door een coatingproces toe te passen op een onderlaag (dat wil zeggen de spin-magnetische-weerstandstransistor 900 aangebracht op de onderlaag 300 van fig. 9) kan zodoende een afgevoerde basisstroomsterkte IB hebben die fluctueert op basis van de 30 emitter stroomsterkte IE. Bovendien kan een grootte van de stroomfluctuaties de beperkingen van het fabricageproces voor conventionele transistoren overwinnen en zodoende de 18 fabricagekosten verlagen terwijl de prestaties worden verbeterd.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding, kan het magnetische-weerstandselement dat is 5 toegepast in de hierboven beschreven voorbeelduitvoeringen een magnetische-weerstandselement met tunnelwerking zijn, een spin-klepelement, en/of een zeer groot magnetische weerstandselement.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige 10 uitvinding, kan een passief element (dat wil zeggen de collector), bijvoorbeeld het passieve element 330 van fig. 9, behalve een p-n junction diode en/of een Schottky diode zoals hierboven beschreven in voorbeelduitvoeringen, elk type diode en/of weerstand omvatten.

15 In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding kan de diode tenminste één van de volgende typen elementen omvatten: een p-n junction diode, een p-i-n diode, een Schottky-barrier diode, een planar-doped-barrier diode, een tunnel diode, een resonant-tunneling diode, een 20 resonant-interband-tunneling diode, een single-barrier tunnel diode, een single-barrier, een interband -tunneling diode, een real-space-transfer diode, een heterostructure hot-electron diode, een impact-ionization-avalanche transit-time diode, een barrier-injection transit-time diode, een p-i-n fotodiode, een 25 Schottky-barrier fotodiode en/of een avalanche fotodiode.

In een andere voorbeelduitvoering van de huidige uitvinding kan elk van de elementen van de magnetische-weerstandstransistor worden gemaakt in een normaal halfgeleider fabricageproces. De emitter, de basis en/of de 30 collector kunnen zodoende worden gemaakt op de halfgeleider onderlaag en/of op elk ander type onderlaag. De halfgeleider onderlaag kan een silicium onderlaag en/of een GaAs onderlaag omvatten. De ingevoerde stroom (dat wil zeggen naar de 19 collector), de daarmee overeenkomende af gevoerde stroom (dat wil zeggen van de emitter) en de grootte van fluctuaties van de basis stroom van de magnetische-weerstandstransistor kunnen zodoende worden vergroot.

5 Nu de voorbeelduitvoeringen van de huidige uitvinding op deze wijze zijn beschreven moge het duidelijk zijn dat deze op vele manieren kunnen worden veranderd. Zo geven de verschillende figuren bijvoorbeeld grafieken weer van gemeten stroom karakteristieken van verschillende 10 voorbeeld-magnetische-weerstandstransistoren. Het moge echter duidelijk zijn dat terwijl deze grafieken worden gebruikt als specifieke voorbeelden, er elke invoerstroomsterktes, spanningen en/of weerstanden kunnen worden gebruikt om de verschillende voorbeeld magnetische-weerstandstransistoren te 15 testen.

Zulke variaties worden beschouwd als niet-afwijkend van de geest en de reikwijdte van de voorbeelduitvoeringen van de huidige uitvinding, en al dergelijke wijzigingen die voor de hand liggend zouden zijn voor diegenen die op dit gebied deskundig 20 zijn, zijn bedoeld te vallen binnen de reikwijdte van de nu volgende conclusies.

Claims

1. Magnetische-weerstandstransistor, gekenmerkt, door: een magnetische-weerstandselement dat wordt gebruikt als een emitter, waarbij het magnetische-weerstandselement een 5 instelbare weerstand omvat die afhangt van een gegeven sterkte van een magnetisch veld; een passief element dat wordt gebruikt als een collector; en een basis, die is aangebracht tussen de emitter en de 10 collector, om de emitter en de collector te koppelen.

2. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het magnetische weerstandselement tenminste één dunne magnetische laag omvat.

3. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 15. of 2, met het kenmerk, dat het magnetische-weerstandselement tenminste hetzij een magnetische-weerstandselement met tunnelwerking, hetzij een spin-klep magnetische-weerstandselement of een zeer groot magnetische-weerstandselement omvat.

4. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het passieve element tenminste een diode of een weerstand omvat.

5. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de diode tenminste hetzij een p-n junction 25 diode, een p-i-n diode, een Schottky-barrier diode, een planar-doped-barrier diode, tunnel diode, een resonant-tunneling diode, een resonant-interband-tunneling diode, een single-barrier tunnel diode, een single-barrier interband-tunneling diode, een real-space-transfer diode, een 30 heterostructure hot-electron diode, een impact-ionization-avalanche transit-time diode, een barrier-injection transit-time diode, een p-i-n fotodiode, een Schottky-barrier fotodiode of een avalanche fotodiode bevat.

6. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der voorgaande conclusies, gekenmerkt door een ohmse contact laag die 5 is verbonden met de collector.

7. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tenminste hetzij de emitter, hetzij de basis of de collector zijn aangebracht op eenzelfde vlak van een onderlaag.

8. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat er tenminste een emitter, een basis en een collector op elkaar zijn gestapeld op de onderlaag.

9. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de collector een 15 tweede magnetische-weerstandselement vormt.

10. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de collector een tweede instelbare weerstand omvat die afhankelijk is van het magnetisch veld.

11. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat er tenminste één dunne magnetische film als coating op de collector is aangebracht.

12. Magnetische-weerstandstransistor, gekenmerkt, 25 door: een passief element dat gebruikt wordt als een collector; en een magnetische-weerstandselement dat een eerste en een tweede gedeelte omvat, waarbij het magnetische 30 weerstandselement een instelbare weerstand omvat die afhangt van een gegeven sterkte van een magnetisch veld; waarin het eerste gedeelte zich in de buurt bevindt van het passieve element en waarbij het eerste gedeelte het passieve element koppelt met het tweede gedeelte.

13. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 5 12, met het kenmerk, dat het magnetische weerstandselement tenminste één dunne magnetische laag omvat.

14. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de tenminste ene dunne magnetische laag aangrenzend aan het passieve element een ferromagnetische laag 10 omvat.

15. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de ferromagnetische laag het eerste gedeelte vormt.

16. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der 15 conclusies 12-15, met het kenmerk, dat het eerste gedeelte een basis is en het tweede gedeelte een emitter.

17. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der conclusies 12-16, met het kenmerk, dat het magnetische-weerstandselement tenminste hetzij een 20 magnetische-weerstandselement met tunnelwerking, hetzij een spin-klep magnetische-weerstandselement, of een zeer groot magnetische-weerstandselement omvat.

18. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der conclusies 12-17, met het kenmerk, dat het passieve element 25 tenminste een diode of een weerstand omvat.

19. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de diode tenminste hetzij een p-n junction diode, een p-i-n diode, een Schottky-barrier diode, een planar-doped-barrier diode, een tunnel diode, een 30 resonant-tunneling diode, een resonant-interband-tunneling diode, een single-barrier tunnel diode, een single-barrier interband-tunneling diode, een real-space-transfer diode, een heterostructure hot-electron diode, een impact-ionization-avalanche transit-time diode, een barrier-injection transit-time diode, een p-i-n fotodiode, een Schottky-barrier fotodiode en een avalanche fotodiode omvat.

20. Magnetische-weerstandstransistor volgens één der 5 conclusies 12-19, gekenmerkt door een ohmse contactlaag die is verbonden met het passieve element.

21. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de ohmse contactlaag het elektrisch geleidend vermogen naar buiten toe vergroot.

22. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat het passieve element en het magnetische-weerstandselement zijn aangebracht op eenzelfde vlak van een onderlaag.

23. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 15 22, met het kenmerk, dat het passieve element en het magnetische-weerstandselement op de onderlaag op elkaar zijn gestapeld.

24. Magnetische-weerstandstransistor, gekenmerkt door: een magnetische-weerstandselement dat wordt gebruikt 20 als een emitter, waarbij het magnetische-weerstandselement een instelbare weerstand omvat die afhangt van een gegeven sterkte van een magnetisch veld.

25. Magnetische-weerstandstransistor volgens conclusie 24, gekenmerkt door: 25 een passief element dat wordt gebruikt als een collector; en een basis die is aangebracht tussen de emitter en de collector om de emitter en de collector te koppelen.

26. Werkwijze voor het regelen van de elektrische stroom 30 in een magnetische weerstandstransistor, gekenmerkt door: het aanbrengen van een magnetisch veld van een gegeven sterkte, waarbij de gegeven sterkte een weerstand bepaalt in tenminste een gedeelte van de magnetische-weerstandstransistor, en waarbij dat tenminste aanwezige deel tenminste een emitter of een basis omvat.

27. Magnetische-weerstandstransistor voor het uitvoeren van de werkwijze van conclusie 26.