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スピン制御ナノ構造の作製と実空間・電子状態測定法の開発

Research Project

Project/Area Number 18710092
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

岡林 潤  Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 助教 (70361508)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Keywords走査トンネル顕微鏡 / 分子線エピタキシー / 初期成長過程 / 磁性ナノ構造
Research Abstract

本研究では、分子線エピタキシー(MBE)装置と走査トンネル顕微鏡(STM)を装備した表面分析チェンバーを超高真空環境で結合した装置を駆使することにより、新しいスピントロニクス材料・構造の創製とそのデバイス応用の可能性を探ることを目的としている。中でも、半導体GaAsと格子整合性の良い強磁性体MnAsに着目し、安定な六方晶ではなく、ハーフメタルと予測されている4配位閃亜鉛鉱型結晶の作製を試みた。
MnAsをナノ構造で作製した場合に閃亜鉛鉱型結晶構造をとることがいくつか報告されているが、GaA表面を硫黄終端化した表面へのMnAs作製による閃亜鉛鉱型ナノドットの作製に着目した。硫化アンモニウム溶液を用いたエッチングによる硫黄終端では、原子レベルで平坦な硫黄表面を作製することが難しいため、GaAs表面への硫黄蒸着システムを作製した。これによtり、2×6再構成表面をもつ平坦な硫黄終端面を作製することに成功し、そのSTM観測をおこなった。そして、その上へのMnAs蒸着を行い、硫黄終端面上へのMnAsは2 MLまで平坦な閃亜鉛鉱方構造を保った電子線回折パターンが得られた。 STM観測においても、溶液処理により作製場合とMnAsナノドット形成が異なる結果となった。
MnAs 1ML以下の初期成長においてGa原子の移動を伴いc(4×4)再構成表面のAs-Gaダイマー構造からAs-Asダイマー構造への相転移により、被服率が蒸着量を上回る現象を確認しているが、その起源を解明するために、GaAs上へのMn金属の蒸着を行った。その結果、Mn蒸着の場合には、Asの表面原子の不足のため、乱れたAs-Asダイマー構造への転移と、その後のMnGa的な金属結合を示す表面が第1層目に作製されることを観測した。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2007 2006 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Initial growth of MnAs on G_aA_s(001)-_c(4×4) reconstructed surface2007

    • Author(s)
      T. Arai, J. Okabayashi, et. al.
    • Journal Title

      Physica E 40

      Pages: 332-334

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Layer-thickness dependence in tunneling magnetoresistance and current-driven magnetization'reversal G_aM_nA_s-based double-barrier structures2007

    • Author(s)
      M. Watanabe, J. Okabayashi. et. al
    • Journal Title

      Physica E 40

      Pages: 335-338

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pulse-width dependence in curent-driven magnetization reversal using G_aM_nA_s-based double-barrier magnetic tunnel junction2007

    • Author(s)
      J.Okabayashi, et. al.
    • Journal Title

      J. Superconductivity and Novel Magnetism 20

      Pages: 443-446

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure transition between two GaAs(001)-c(4 × 4) surface reconstructions in As4 flux2007

    • Author(s)
      T.Arai, J.Okabayashi et al.
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth 301-302

      Pages: 22-22

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Formation and properties of MnAs magnetic nanoscaled dots on sulfur-passivated semiconductor substrates2007

    • Author(s)
      K.Kubo, J.Okabayashi et al.
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth 301-302

      Pages: 619-619

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characteristics of GaMnAs-based double-barrier structures2006

    • Author(s)
      M.Watanabe, J.Okabayashi et al.
    • Journal Title

      Physica Status Solidi C 3

      Pages: 4180-4180

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Interface electronic structure in MnAs on GaAs (001) studied by in-situ photoemission spectroscopy2006

    • Author(s)
      J.Okabayashi et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 89

      Pages: 22502-22502

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Surface electronic structure in TM (TM = Cr and Mn) doping into GaAs (001) studied by in-situ photoemission spectroscopy2006

    • Author(s)
      K.Kanai, J.Okabayashi et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 88

      Pages: 192506-192506

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] Surface phase transition triggered by M_nA_s deposition on G_aA_s (001)-_c(4×4) reconstructed surfaces2007

    • Author(s)
      J. Okabayashi
    • Organizer
      International Symposium of Compound Semicondu ctors (ISCS)
    • Place of Presentation
      Kyoto University
    • Year and Date
      2007-10-15
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ss.phys.titech.ac.jp/jun

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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