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表面成長基礎過程制御による磁性半導体への不純物の超高濃度ドープと表面ナノ構造形成

研究課題

研究課題/領域番号 14076211
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

吉野 淳二  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90158486)

研究分担者 南 不二雄  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30200083)
小川 佳宏  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助手 (50372462)
長島 礼人  山梨大学, 教育人間科学部, 助教授 (30277834)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
19,700千円 (直接経費: 19,700千円)
2005年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2004年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
2003年度: 8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
2002年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワード半導体 / 磁性体ナノ構造 / 磁性半導体 / GaMnAs / トンネル磁気抵抗 / スピン依存輸送現象 / 走査トンネル顕微鏡 / TMR構造 / スピン依存トンネル現象 / STM / BEEM / 磁化誘起第2次高調波発生 / MnAs / GaAs(100) c(4x4) / スピン依存電気伝導 / スピン偏極電子 / 磁性体ナノドット / III-V族希薄磁性半導体 / スピントロニクス
研究概要

走査型プローブ技術およびその関連技術を用いて半導体と磁性体から構成されるナノ構造の形成,それによる新物性・新機能の創出,半導体表面上に形成されるナノ構造の形成過程の解明,ナノ構造形成制御技術の開発を目指して研究を進め,以下に示す成果を得た.
(1)GaAs(001)表面の低温,As過剰領域の安定表面構造であるc(4x4)に関して,(1)GaAs(001)表面上のGaAsの低温MBE成長において観測されるリエントラントなRHEEDの起源が,400℃近傍で観測される第1層目の形成中に起こる異常なラフニングに原因があることを示した.
(2)同じGaAs(001)c(4x4)構造を有する2種の異なる構造であるAsホモダイマーで終端されるているc(4x4)βおよびGa-Asヘテロダイマーで終端されているc(4x4)α再構成の原子配列を明らかにし,さらに,As_4フラックス下でのそれらの相互の相転移を調べ,2つの構造の制御条件を明らかにした.
(3)GaAs(001)c(4x4)α表面上におけるMnAsの初期成長過程を調べ,極めて成長初期にMnフラックスの照射によりc(4x4)αからc(4x4)βへの相転移が促進されること,その結果,表面のGa-AsヘテロダイマーからのGa放出のため,見かけ上,被覆率の異常が観測され,第2層目からは,NiAs型クラスターが形成されることを明らかにした.
(4)弾道電子放出顕微分光法(BEES)を用いてGaAs(001)表面上に作製したFe薄膜中の電子の弾道的運動を調べ,1.1-1.6eVのエネルギー領域で弾道運動の減衰長は,エネルギーと共に減少し,従来の報告より長く,2.7-1.5nmであること明らかにした.
(5)GaMnAs/GaAs/GaMnAs/GaAs/GaMnAs二重障壁構造における電流注入により3×10^4 A/cm^2という最も低い電流密度における電流による磁化反転を観測した.

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2007 2006 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (10件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Structure transition between two GaAs(001)-c(4x4) surface reconstruction in As, flux2007

    • 著者名/発表者名
      T.Arai et al.
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth 301-302

      ページ: 22-25

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structure transition between two GaAs(001)-c(4x4) surface reconstruction in As4 flux2007

    • 著者名/発表者名
      T.Arai et al.
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth 301-302

      ページ: 22-25

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characteristics of GaMnAs-based double-barrier TMR structures2006

    • 著者名/発表者名
      M.Watanabe et al.
    • 雑誌名

      physica stat. sol. C3

      ページ: 4180-4183

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Intensity and phase evolutions of transmitted and reflected femto-second optical pulses in GaAs2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Ogawa et al.
    • 雑誌名

      J.Luminescence (In press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface structure of GaAs(001)-c(4x4) studied by LEED intensity analysis2004

    • 著者名/発表者名
      A.Nagashima et al.
    • 雑誌名

      Sur. Sci. 564

      ページ: 218-224

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface structure of GaAs(001)-c(4x4) studied by LEED intensity analysis2004

    • 著者名/発表者名
      A.Nagashima
    • 雑誌名

      Surface Science 564

      ページ: 218-224

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetization-induced Second-Harmonic Generation in Magnetic Semiconductor (Ga, Mn)As2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 73・9

      ページ: 2389-2392

    • NAID

      110001954990

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Carrier-density dependence of magnetic and magneto-optical properties of GaMnAs2003

    • 著者名/発表者名
      T.Komori et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B67

      ページ: 115203-115207

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of iron silicide nanodots on Si(111)-Ag2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Takagi et al.
    • 雑誌名

      Surf. Sci. 514

      ページ: 167-171

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] STM and RHEED studies on low-temperature growth of GaAs(001)2002

    • 著者名/発表者名
      A.Nagashima et al.
    • 雑誌名

      Surf. Sci. 514

      ページ: 350-355

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Nagashima, A.Nishimura, J.Yoshino: "Study on initial growth process of MnAs on GaAs(001)C(4x4) by LEED IV and STM"Extended abstracts of The 9th symposium on the physics and application of spin-related phenomena in semiconductors. 121-122 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Nagashima, T.Kawakami, A.Nishimura, J.Yoshino: "Anomalous roughening of GaAs(001) during low temperature growth"Extended abstracts of 22nd electric materials symposium. 153-154 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takagi, A.Nishimura, A.Nagashima, J.Yoshino: "Formation of iron silicide nanodots on Si(111)-Ag"Surface Science. 514. 167-171 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Nagashima, M.Tazima, A.Nishimura, Y.Takagi, J.Yoshino: "STM and RHEED studies on low-temperature growth of GaAs(001)"Surface Science. 514. 350-355 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2018-03-28  

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