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2007 Fiscal Year Annual Research Report

強磁性半導体の特性制御とスピン源への応用

Planned Research

Project AreaCreation and control of spin current
Project/Area Number 19048011
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

黒田 眞司  University of Tsukuba, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (40221949)

Keywordsスピントロニクス / スピン偏極電子源 / 強磁性半導体 / クラスター / 磁気光学効果 / 異常ホール効果
Research Abstract

本研究では、半導体スピントロニクスの要素技術の一つである電子のスピン制御を目指し、強磁性半導体の強磁性特性の制御・向上とその結果得られた結晶をスピン偏極電子源への応用を探索することを目的としている。我々のこれまでの研究で、強磁性半導体である(Zn,Cr)Teにドナーあるいはアクセプター性不純物をドーピングすると、結晶中のCr組成分布の均一度が変化し、その結果試料の強磁性特性が大幅に変化することを見出している。すなわちドーパントを添加していない結晶においてはCr組成分布は均一で強磁性転移温度Tcは低いのに対し、ドナーであるヨウ素をドーピングした結晶ではCr組成分布が不均一で高Cr組成のナノ結晶が形成されており、転移温度Tcは高い。すなわち高Cr組成の強磁性クラスターの存在が高いTcの原因であることが明らかとなっている。本研究ではこれらの研究成果に基づき、分子線エピタキシー(MBE)による結晶成長において、成長条件を詳細かつ系統的に変化させることで、結晶中の強磁性クラスター形成を制御し、その結果として強磁性特性の向上した結晶成長のための条件を探索した。具体的には、ドナー、アクセプターのドーピング濃度、成長中の基板温度、Zn,Teのフラックス供給量比などの成長条件を広い範囲に亘って系統的に変化させて薄膜成長を行い、得られた試料の磁化特性および結晶中のCr組成分布を調べ、これらの成長条件がクラスター形成の様予と磁化特性にどのような影響を与えるかを明らかにした。さらに成長した試料の磁気円二色性(MCD)スペクトルの測定も行い、結晶中に高Cr組成のクラスターが含まれる試料においても、ZnTeのバンドギャップ付近で大きな磁気光学効果を示すことを見出し、このような複合構造のスピン偏極電子源の材料としての応用可能性を示した。

  • Research Products

    (11 results)

All 2008 2007

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Magneto-optical properties of n-type modulation-doped (Cd,Cr)Te quantum well2008

    • Author(s)
      F. Takano, et. al.
    • Journal Title

      Physica E 40

      Pages: 1166-1168

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intrinsic magnetism in wurtzite (Ga,Mn)N2007

    • Author(s)
      S. Marcet, et. al.
    • Journal Title

      Physica Status Solidi (c) 3

      Pages: 4062-4065

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anisotropy of magnetization and magnetoresistance of (Zn,Co)O films grown by pulsed laser deposition2007

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

      Physica Status Solidi (c) 3

      Pages: 4098-4101

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magneto-optical study of ferromagnetic semiconductor (Zn,Cr)Te2007

    • Author(s)
      N. Nishizawa, et. al.
    • Journal Title

      Physica Status Solidi (c) 3

      Pages: 4102-4105

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Origin and control of high-temperature ferromagnetism in semiconductors2007

    • Author(s)
      S. Kuroda, et. al.
    • Journal Title

      Nature Materials 6

      Pages: 440-446

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] (Zn,Mg)Te上のCdTe自己形成ドットのMBE成長と光学特性2008

    • Author(s)
      白谷洋二, 他
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日大理工学部船橋キヤンパス
    • Year and Date
      2008-03-29
  • [Presentation] 高Cr組成(〜20%)の(Zn,Cr)TeにおけるCr分布と強磁性特との相関2008

    • Author(s)
      石川弘一郎, 他
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日大理工学部船橋キヤンパス
    • Year and Date
      2008-03-28
  • [Presentation] 磁性半導体(Zn,Cr)Teの磁場中反射スペクトル測定2008

    • Author(s)
      清水翔, 他
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日大理工学部船橋キヤンパス
    • Year and Date
      2008-03-28
  • [Presentation] 磁性半導体における磁性元素の不均一分布と強磁性特性2008

    • Author(s)
      黒田眞司, 他
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日大理工学部船橋キヤンパス
    • Year and Date
      2008-03-27
  • [Presentation] 磁性半導体における磁性元素の不均一分布と強磁性特性(招待講演)2008

    • Author(s)
      黒田眞司
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学本部キヤンパス
    • Year and Date
      2008-03-24
  • [Presentation] ヨウ素ドープ(Zn,Cr)TeにおけるCr組成分布と強磁性のMBE成長温度依存性2007

    • Author(s)
      石川弘一郎, 他
    • Organizer
      第68会応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学
    • Year and Date
      2007-09-08

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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