2005 Fiscal Year Annual Research Report
希土類元素添加半導体の新展開:秩序制御による新しいスピン物性の発現
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16031211
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤原 康文 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10181421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斗内 政吉 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (40207593)
白井 光雲 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (60178647)
太田 仁 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (70194173)
藤村 紀文 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50199361)
大渕 博宣 名古屋大学, 大学院・工学療究科, 助手 (40312996)
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| Keywords | 希土類元素添加半導体 / 半導体スピントロニクス / エルビウム / 有機金属気相エピタキシャル法 |
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| Research Abstract |
本研究では、「デバイスの性能向上をめざした半導体スピントロニクス材料の追究」という観点から「希土類元素添加半導体」を新しい希薄磁性半導体として捕らえ、希土類元素に起因するスピン物性を解明/制御することにターゲットを定める。具体的には、『原子レベルでの結晶成長・不純物添加技術(有機金属気相エピタキシャル(OMVPE)法)』、『ミクロ構造の直接的評価技術(シンクロトロン放射光を用いた蛍光EXAFS法やX線CTR散乱法)』、『各種スピン物性の評価技術(PL法、ESR法、SQUID法)』の有機的結合を基盤として、[1]Er添加GaAsに発現する新奇なスピン物性を、局在スピンを構成する4f電子と遍歴キャリアとの交換相互作用という観点から解明すること、[2]また、その知見を基にして、GaAs中にErを原子のレベルで精密配置したり、不純物添加や外部刺激を用いて遍歴キャリアの種類と量を操作することにより、交換相互作用を人為的に設計・制御し、新しいスピン物性を効果的に発現させること、を目指した。
今年度は、OMVPE法により作製した各種Er添加GaAsにおいて、その電気的・磁界的・光学的特性を系統的に調べた。その結果、秩序制御されたEr,O共添加GaAsやEr,Zn,O共添加GaAsにおいて、(1)面直磁場下で、わずかな正の磁化挙動が観測されること、(2)新奇な温度依存性を示す特徴的なESR信号が観測されること、また、(3)Er,O共添加GaAsにおいて特徴的な光反射率変化が観測されることを明らかにした。
以上の結果はマクロ物性の発現には原子レベルでの構造の制御が重要であることを示唆している。
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