サブナノメータ磁性半導体量子細線を含む量子構造の製作と磁気光学特性

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550006
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 松本 俊 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (00020503)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鍋谷 暢一 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 助教授 (30283196)
• Keywords: 磁性半導体 / 超格子 / ゼーマン効果 / 格子歪み / 磁気フォトルミネセンス / 磁気反射

Research Abstract

1.ZnMnSeヘテロエピタキシャル層の光学的特性
GaAs(001)基板上にMn組成が0〜20%のZnMnSeをMBE法で成長させた。ヘテロエピ成長層の格子歪みをX線回折で、光学遷移エネルギーを磁気フォトルミネセンス(PL)および磁気反射で測定し、磁性半導体ヘテロエピタキシャル層の光学特性に及ぼす不整合歪みの影響を詳細に調べた。不整合の影響を補正して算出した無歪み状態の格子定数と歪みによるエネルギーシフトを補正した励起子遷移エネルギーとの関係を確定した。磁気反射スペクトルで、伝導帯-重い正孔帯遷移および伝導帯-軽い正孔帯遷移それぞれのゼーマン分裂を観測した。前者は大きなゼーマンシフト、後者は小さなゼーマンシフトを示し、外部磁界零状態で両者の分裂は、格子歪みから見積もった重い正孔帯と軽い正孔帯の分裂量に一致した。磁気PLスペクトルでは、伝導帯-重い正孔帯遷移のレッドシフト成分を観測した。PLピークエネルギーの反射共鳴エネルギーに対するストークスシフトは、磁界強度の増大とともに減少した。この減少は、外部磁界による励起子の局在化効果および磁気ポーラロン形成効果の抑制効果で説明できる。
2.微傾斜基板上を利用したZnMnSe細線の形成と磁気光学特性
GaAs(001)微傾斜基板表面の原子ステップを利用して、ZnSe/ZnCdSe/ZnSe単一量子井戸構造の井戸層中央部にZnMnSe細線を埋め込んだ試料をMBE法で作製し、スピン相互作用の異方性を確認した。

Research Products

• [Publications] T.Matsumoto: "Optical properties of ZnMnSe heteroepitaxial layers"phys.stat.sol.(c). 1・4. 933-936 (2004)
• [Publications] A.Fujita: "Luminescent properties of ZnCdSe/ZnMnSe superlattices"Materials Science in Semiconductor Processing. 6・5/6. 457-460 (2004)