2005 Fiscal Year Annual Research Report
イオン注入法を利用したナノ構造スピンデバイスに関する研究
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16031213
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
堀越 佳治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60287985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大泊 巌 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30063720)
品田 賢宏 早稲田大学, 生命医療工学研究所, 講師 (30329099)
小野満 恒二 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (30350466)
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| Keywords | スピンFET / スピントロニクス / GaMnAs / MnAs / GMR / 磁化率 |
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| Research Abstract |
磁性イオンを半導体中にドーピングすると半導体母材との非混和性により、熱処理によって磁性イオンのクラスターが発生する。このクラスターを半導体中に一次元に規則正しく配列することにより、磁場の印加に伴う巨大磁気抵抗を発生させ、将来の不揮発性省消費電力メモリーとしての応用の可能性を探るのが本研究の目的であった。まず一次元半導体構造を形成する技術の確立から研究を開始し、MEE法を用いた選択エピタキシャル成長法の最適化、ファセット制御技術の確立により幅20nm、長さ100nmの量子細線を再現性良く作製する技術を実現した。これらの細線に磁性イオンとしてNiを、単一イオンのレベルまで制御可能な収束イオン注入技術によって注入し、熱処理後の電気伝導特性の磁場依存性を評価した。その結果磁気抵抗はきわめて小さく、期待した結果は得られなかった。この原因の一つとして、イオン注入による損傷が十分回復していないことが考えられた。そこで分子線エピタキシー装置を用い、MEEモードで低温における高濃度MnドープGaAs薄膜の成長を行った。この結晶に熱処理を施すことによって均質なMnAsクラスター形成に成功した。具体的な方法は(001)GaAs基板上にMn1原子層/GaAs3分子層の対を10周期成長し、これを熱処理することによって均質なMnAsクラスターを得た。得られた薄膜は顕著な磁気抵抗効果を示し、この方法の有効性が明らかになった。今後層構造の最適化を図るとともに量子細線構造への応用を試みる。
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