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微小磁気プローブを用いた磁性半導体の磁区構造解明

Research Project

Project/Area Number 15034207
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

長谷川 哲也  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10189532)

Project Period (FY) 2003
Project Status Completed (Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords走査プローブ顕微鏡 / 磁性半導体 / 磁区構造 / 微小SQUID
Research Abstract

強磁性材料では一般に磁区構造をとり、その形状やサイズは、磁化の大きさや異方性エネルギーなどの材料に固有のパラメータを反映するばかりでなく、不純物や組成揺らぎといった外的要因によっても様々に変化する。また一方で、磁区の境界はキャリアの散乱源となる。従って、磁性半導体の磁区構造を詳細に知ることは、応用上も極めて重要であるが、ナノ〜メゾスコピックレベルの空間分解能が必要である上、極低温下での計測が不可欠であることから、その測定例は極めて少ない。
本研究では、微小磁気プローブを用い、Ga_<1-x>Mn_xAsを中心とした磁性半導体の磁区構造解明を目的とした。具体的には、走査型SQUID顕微鏡(SSM)を用いて(Ga, Mn)Asの磁区構造をMn組成、膜厚、温度の関数として詳細に調べ、標準データとしで蓄積するとともに、その背景にある物理の理解を目指した。
まず、膜厚依存性について調べた結果、膜厚が薄い面内磁化試料では、"charged wall"と呼ばれる特異な構造が出現することを見出した。その成因についてHubertらにより提案されたモデルを用いて解析した結果、i)「希薄磁性」であるため磁化の値が比較的小さくネール磁壁が安定化している、ii)バンド構造を反映して面内の磁気異方性が小さい、などの理由によりcharged wallのエネルギーが低下しているという結論を得た。
上記SSMの空間分解能はミクロンレベルであり、特に超薄膜やデバイス構造内の磁区を測定するには不十分である。このため、数十nmの空間分解能を有する磁気力顕微鏡装置(MFM)を開発した。同装置は、超高真空仕様であり、極低温から室温まで温度可変である。また、3kOeまでの外部磁場を印加することが可能である。

Report

(1 results)
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All Other

All Publications (5 results)

  • [Publications] T.Y.Kim, T.Hasegawa ら: "Magnetic Domain Structure of Growth Temperature-Gradient Sm_2Mo_2O_7 Thin Film Investigated by Scanning SQUID Microscopy"Physica B. 329. 1046-1048 (2003)

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  • [Publications] H.Sugaya, T.Hasegawa ら: "Scanning SQUID Microscopy on Compsition-Spread NdSrMnO Films under Irradiation"Physica B. 329. 787-788 (2003)

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  • [Publications] T.Fukumura, T.Hasegawa ら: "Magneto-Optical Spectroscopy of Anatase TiO_2 Doped with Co"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L105-L107 (2003)

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  • [Publications] T.Fukumura, T.Hasegawa ら: "Exploration of Oxide-based : Diluted Magnetic Semiconductors toward Transparent Spintronics"Appl.Surf.Sci.. 223. 62-67 (2004)

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  • [Publications] X.R.Zhao, T.Hasegawa ら: "Magneto optical Imaging for High-throughput Characterization of Combinatorial Magnetic Thin Films"Appl.Surf.Sci.. 223. 73-77 (2004)

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Published: 2003-04-01   Modified: 2018-03-28  

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