2006 Fiscal Year Annual Research Report
強磁性半導体のドーピングによる磁性制御と電界制御磁気デバイスへの応用
| Project/Area Number |
18360006
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
滝田 宏樹 筑波大学, 副学長 (00011213)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 眞司 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 助教授 (40221949)
高増 正 物質・材料研究機構, ナノマテリアル研究所, 主幹研究員 (60212015)
|
|---|
| Keywords | スピントロニクス / 強磁性半導体 / 分子線エピタキシー / キャリアドーピング / クラスター / 自己形成ドット |
|---|
| Research Abstract |
スピントロニクスへの応用を目指し、室温で強磁性を示す半導体の新規材料の探索が活発に行われている。その中でCr添加のZnTeはその候補の一つとして注目を集めている。本研究ではこの新規半導体(Zn,Cr)Teにおいて荷電不純物のドーピングおよび外場による磁性の制御を目指して研究を行った。これまでの我々の研究で(Zn,Cr)Teの強磁性特性はρ型、η型の荷電不純物ドーピングにより大幅に変化することが明らかにされている。すなわちp型不純物である窒素のドーピングにより強磁性は抑制され、逆にn型不純物であるヨウ素のドーピングにより強磁性は著しく増強される。今年度の研究においてはその原因を究明するため、透過型電子顕微鏡(TEM)およびエネルギー分散型X線分光(EDS)により結晶構造解析および組成分析を行った。その結果、結晶中のCr組成分布は荷電不純物のドーピングにより著しく変化していることを見出した。すなわちヨウ素ドーピングを施した試料中ではCr組成分布が不均一となり、数十ナノメーターサイズのCr組成の高い領域が形成される一方、ドーピングを施していない試料および窒素ドープ試料では結品中のCr分布は一様であることが分かった。これらの結果は、ヨウ素ドープ試料における強磁性転移温度T_Cの著しい上昇はこの高Cr組成の強磁性クラスターの形成に起因していることを示している。Cr分布の均一性がこのように荷電不純物のドーピングにより変化する原因として、荷電不純物のドーピングによりCrイオンの価数の変化がし、この価数変化がCr間の相互作用に影響した結果Crの含有率の高い強磁性クラスターが自己形成されるという新たなモデルを提唱した。
|
