半導体/磁性複合量子ナノ構造を用いた光・スピン制御素子

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12305002
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 尾嶋 正治 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30280928)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 寛太 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70282572) ; 藤岡 洋 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50282570)
• Keywords: 磁性ナノ構造 / 光電子分光 / FLAPW法 / MBE成長 / 磁性超微粒子 / 酸化物磁性体

Research Abstract

平成13年度は、第1原理計算(FLAPW法)でhalf-metallicであると予測されていたzinc-blende型CrAsおよびzinc-blende型MnAs結晶成長を低温MBE法によって初めて実現した。これはトンネル型磁気抵抗素子であるTMRヘッドなどの開発に極めて大きなインパクトがある新物質である。具体的には、GaAs/zb-CrAs/多層膜構造、および硫黄終端GaAs表面上へのzb-MnAsドット構造の形成を実現し、SQUIDによって室温まで強磁性であること、および放射光を用いた角度分解光電子分光によってCr3dバンドとMn3dバンドがフェルミレベル近傍に存在すること、などを明らかにした。
また、超巨大磁気抵抗材料として注目されているMn酸化物薄膜の電子状態を解明するために、小型レーザーMBE装置を高分解能光電子分光装置と結合させたシステムを新しく設計・製作し、LaSrMnO3薄膜の価電子帯構造を解明し、t2gバンド、egバンドの正孔ドープ量依存性を明らかにした。
さらに、有機金属化合物を用いた磁性超微粒子の作製を行い、SmCoではSm組成を1/4以上にすることによって直径6nmで保持力400Oe以上を実現した。また、MnPt微粒子では直径3nmで5Kにおいて5500Oeという極めて大きな保持力を初めて実現し、バルク材料では反強磁性であったMnPtが超微粒子になると強磁性を示すという興味深い現象を見出した。

Research Products

• [Publications] K.Ono, M.Oshima, et al.: "Ga segregation in MnSb epitaxial growth on GaAs(100) and (111)B substrate"Phys. Rev.. B64. 085328 (2001)
• [Publications] K.Ono, M.Oshima, et al.: "Automated angle-scanning photoemission spectroscopy system combined with molecular beam epitaxy at KEK-PF BL-IC"Nuclear Instrum. Meth. A467-468. 1497 (2001)
• [Publications] H.Ofuchi, M.Oshima, et al.: "Fluorescence x-ray absorption fine structure study on local Structures around Fe atoms heavily doped in GaN by low temperature molecular beam epitaxy"Appl. Phys. Lett.. 78. 2470 (2001)
• [Publications] H.Fujioka, M.Oshima, et al.: "Eptaxial growth of semiconductors on SrTiO3 substrates"J. Crystal Growth. 229. 137 (2001)
• [Publications] J.Ohta, M.Oshima, et al.: "Epitaxial growth of AIN on (La, Sr)(AI, Ta)O3 substrate by Laser MBE"J. Cryst. Growth. 225. 73 (2001)
• [Publications] M.Oshima, et al.: "Formation and properties of semiconductor/magnetic nanostructures"J. Korean Phys. Soc.. 38. 396 (2001)