2016 Fiscal Year Annual Research Report
ＦｅベースＩＩＩ－Ｖ族強磁性半導体によるスピントロニクス材料とデバイスの研究
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15F15362
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
NGUYEN TU 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2015-11-09 – 2018-03-31
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| Keywords | スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ半導体 / (In,Fe)As / (Ga1-x,Fex)Sb / (In1-x,Fex)Sb |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代電子材料として期待される新しい強磁性半導体とデバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の科学的課題を豊富に与えるとともに次世代スピントロニクス・デバイスを担う材料として期待されている。このような強磁性半導体を含むヘテロ構造およびヘテロ構造の物質設計と作製を行った。
1) ｎ型強磁性半導体(In,Fe)As/ｐ型InAsからなるエサキダイオードを作製し、トンネル分光により、(In,Fe)Asの伝導帯に大きなスピン分裂（30-50meV）を観測した。III-V族強磁性半導体の伝導帯に大きなスピン分裂が見出されたのは初めてで、スピンバンドエンジニアリングに適した材料であることを示す結果である。
2) ｐ型強磁性半導体(Ga1-x,Fex)Sb（Fe濃度xは最大25%）の作製に成功し、様々な構造評価と物性評価から真性の強磁性半導体であること、強磁性転移温度TCが340Kに達することを示した（高Tc強磁性半導体の研究成果を発表した論文がApplied Physics LettersのFeatured Articleに選ばれた。また、APL Articles in the Newsにも掲載され、2016年で最も読まれた論文の１つになった）。
3) 新しいｎ型強磁性半導体(In1-x,Fex)Sbの作製に成功し、Fe濃度が16%で室温を超える強磁性転移温度TC＝335Kを得た。これにより従来の強磁性半導体の標準的理論であったmean-field Zenerモデルは成り立たず、再考する必要があることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
(In,Fe)Asの伝導帯に大きなスピン分裂（30-50meV）を観測（III-V族強磁性半導体の伝導帯に大きなスピン分裂が見出されたのは初めてである）、ｐ型強磁性半導体(Ga1-x,Fex)Sb（Fe濃度xは最大25%）の作製に成功し強磁性転移温度TCが340Kに達することを示した（Appl. Phys. Lett.のFeatured Articleに選ばれた）、新しいｎ型強磁性半導体(In1-x,Fex)Sbの作製に成功し、Fe濃度が16%で室温を超える強磁性転移温度TC＝335Kを得た、など世界トップレベルの顕著な成果を挙げた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は上記の成果を基礎にヘテロ構造、量子井戸、ナノ構造を作製し、その物性機能を明らかにするとともに、強磁性トンネル接合デバイスやスピントランジスタの試作と機能実現の研究を行う。
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| Remarks |
高Tc強磁性半導体の研究成果を発表した論文がApplied Physics LettersのFeatured Articleに選ばれた。また、APL Articles in the Newsに掲載され、2016年で最も読まれた論文の１つになった。
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