2017 Fiscal Year Annual Research Report
Spin-functional materials and devices using narrow-gap ferromagnetic semiconductors
Project/Area Number |
16K14224
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Research Institution | The University of Tokyo |
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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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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Keywords | 狭ギャップ半導体 / 強磁性半導体 / スピン / 電界効果トランジスタ / キャリア誘起強磁性 / キュリー温度 / 電界による磁性制御 |
Outline of Annual Research Achievements |
Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索、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。今年度は以下の研究成果を得た。 1) n型強磁性半導体(In,Fe)Sbを作製し、この材料ではキュリー温度TCが335 Kに達し、室温での異常ホール効果が大きく現在最も感度の良いInSbの正常ホール効果によるセンサーよりも感度が良いセンサーデバイスが作製可能であることを示した。 2) n型強磁性半導体(In,Fe)Sbをチャネルとする電界効果トランジスタ(FET)を作製し、ゲート電界によって電子濃度を変調し、電気的手法でTCを変調できることを示した。これにより、真性の電子誘起強磁性半導体であることが判明した。ただし、電子濃度に依存しない強磁性秩序の寄与もあり、これが近接Fe原子間の強磁性的超交換相互作用である可能性を示した。 3) 本研究によって、n型とp型の両方で室温以上のTCをもつIII-V族強磁性半導体を作製できることを示した。強磁性発現機構として、Feのd-準位とホストIII-V族半導体の価電子帯端あるいは伝導帯端のエネルギーが近い時に強磁性が発現しやすくTcも上がるという、「共鳴バンドモデル」がよく当てはまることを示した。これによって半導体における強磁性発現機構の統一的理解に大きく貢献した。
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Research Products
(41 results)
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[Presentation] 放射光分光による鉄系強磁性半導体の強磁性発現機構解明2018
Author(s)
小林正起, L. D. Anh, P. N. Hai, 木内久雄, 丹羽秀治, 宮脇淳, 原田慈久, T. Schmitt, 藤森淳, V. N. Strocov, 尾嶋正治, 田中雅明
Organizer
ISSP-Workshop: SPring-8 BL07LSUの現状と次世代軟X線科学創成への戦略
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[Presentation] Effect of Be Doping on the Electronic Structure of n-Type Ferromagnetic Semiconductor (In,Fe)As2018
Author(s)
Masaki Kobayashi, Hisao Kiuchi, Hideharu Niwa, Jun Miyawaki, Atsushi Fujimori, Le Duc Anh, Pham Nam Hai, Masaaki Tanaka, Masaharu Oshima, Yoshihisa Harada
Organizer
65th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics
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[Presentation] Magnetization process of the insulating ferromagnetic semiconductor (Al,Fe)Sb2018
Author(s)
Shoya Sakamoto, Le Duc Anh, Pham Nam Hai, Yukiharu Takeda, Masaki Kobayashi, Ryosho Nakane, Yuki K. Wakabayashi, Yosuke Nonaka, Keisuke Ikeda1, Zhendong Chi, Yuxuan Wan, Masahiro Suzuki, Yuji Saitoh, Hiroshi Yamagami, Masaaki Tanaka, Atsushi Fujimori
Organizer
65th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics
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[Presentation] n型強磁性半導体(In,Fe)Asの電子構造に対するBe添加効果2017
Author(s)
小林 正起, 木内 久雄, 丹羽 秀治, 宮脇 淳, 藤森 淳, Le Duc Anh, Pham Nam Hai, 田中 雅明, 尾嶋正治, 原田慈久
Organizer
2017年日本物理学会秋季大会
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