2003 Fiscal Year Annual Research Report
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14350169
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
中山 弘 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30164370)
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| Keywords | GaN / Mn4N / 強磁性半導体 / MBE / スピンダイオード / 負の磁気抵抗 / (Ga, Mn)N / 室温強磁性 |
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| Research Abstract |
本研究は、大阪市大客員教授であるKulatov博士らによらによって行われた、第一原理バンド計算の結果を念頭において、異なるスピン状態密度スペクトルを持つ窒化物磁性半導体(Ga, Mn)Nとフェリ磁性体Mn_4Nとの「スピンヘテロ接合」の作製を試みたものである。
(Ga, Mn)NはAl_2O_3(0001)面上に作製し、X線回折やホール効果測定によって、構造解析や磁気輸送特性を評価した。(Ga, Mn)N-Mn_4N系スピンヘテロ構造はAl_2O_3(0001)面上やquartz基板上ITO(Indium-tin-Oxide)上に作製し、光磁気カー効果測定や磁場依存による電流-電圧特性を調べた。
得られた結果を要約すると、(1)Al_2O_3基板上にMn添加量の異なる(Ga, Mn)N薄膜成長し、構造解析によって(Ga, Mn)N系のMnのGaN中の有効固溶限を求めた。その固溶限での(Ga, Mn)Nをホール効果測定によって評価した6.5Kから300Kまでの様々な温度での磁気抵抗の磁場依存性を測定した。200K以下の低温で負の磁気抵抗が観測されたことから、(Ga, Mn)Nのキュリー温度が約200K以下であることが明らかにされた。(2)(Ga, Mn)N/Mn_4N系ヘテロ構造を作製し、光磁気カー効果測定によってMn_4N表面層が室温で強磁性を示すことを確認した。(3)(Ga, Mn)N/GaN/Mn_4N系三層構造を作製し、磁掲依存による電流-電圧特性の測定を行い、70Kにおいて磁場をヘテロ界面に対して垂直に印加することによって、電圧に依存した負の磁気抵抗を観測し、スピン偏極ダイオード特性が得られていることを確認した。
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[Publications] H.Nakayama, H.Mashita, E.Kulatov, R.Funahashi, H.Ohta: "MBE Growth and Properties of Room-Temperature (Ga, Mn)N-Mn4N Granular Magnetic Semoconductors"J.Magnetism and Magnetic Materials. 258-259. 323-325 (2003)
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[Publications] Yu.Uspenskii, E.Kulatov, H.Mariette, H.Nakayama, H.Ohta: "Ab Initio Study of the Magnetism in GaAs, GaN, ZnO and ZnTe-Based Diluted Magnetic Semiconductors"J.Magnetism and Magnetic Materials. 258-259. 248-250 (2003)
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[Publications] E.Kulatov, H.Nakayama, H.Ohta, K.Mochizuki, Yu.Uspenskii, H.Mariette: "Stability of Magnetic Phases in Zn_<1-x>M_xTe and Zn_<1-x>M_xO(M=V, Cr, Mn, Fe, Co) Studied by First-Principles and Optical Properties of Zn_<0.75>Cr_<0.25>Te"J.Magnetism and Magnetic Materials. (In press). (2004)
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[Publications] T.Fukuda, S.Maeda, H.Nakayama: "Stochastic motion of 7x7 kinks at monoatomic step edges on the Si(111) surface"Appl.Surf.Sci.. 216. 30-34 (2003)
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[Publications] Tetsuya Yagi, Hiroshi Nakayama, Yozo Miura, Norio Shimoyama, Eimei Machida: "Optical and Thermal Properties of Si-O-C Films Grown by Organic Catalytic CVD Using Organic Silicon"Jpn.J.Appl.Phys. (In press). (2004)
