Transport properties of narrow gap semiconductor films under magnetic field and development of a high-sensitive current sensor

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04498
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: Manago Takashi 福岡大学, 理学部, 教授 (50358058)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笠原 健司 福岡大学, 理学部, 助教 (00706864) ; 柴崎 一郎 公益財団法人野口研究所, 研究部, 研究員 (10557250)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ホール素子 / 挟ギャップ半導体 / 量子井戸

Outline of Final Research Achievements

InAs0.1Sb0.9/Al0.1In0.9Sb quantum wells with almost 0% lattice mismatch maintain conductivity and exhibit high mobility even at extremely low temperatures. When the band diagram of the quantum well structure was calculated, it was found that the band structure changed significantly depending on the composition of the well layer and barrier layers. Therefore, we systematically investigated the changes in the quantum well structure when the compositions of the well and barrier layers were changed, and proceeded with the development of a practical high-sensitivity magnetic sensor over a wide temperature range. We evaluated the band gaps, temperature dependence of the carrier density, the well confinement depth, and determined the optimum composition for high-sensitive magnetic sensors that can operate at extremely low temperatures.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回見出した量子井戸構造でホールセンサを作製すれば、これまでにない、高感度で温度安定性の高い磁気センサを実現できる可能性がある。また、近年広い温度範囲での測定が望まれるようになっているが、低温における高感度磁気測定が可能になる。これにより、nTオーダーの検出が可能な安価な磁気センサの開発や、微小なmAレベルの電流を検出可能な非接触電流センサの実現にもつながる。半導体の温度安定性が向上する技術でもあるため、ホール素子以外にも利用もできる技術である。また、意図的なドーピングをせずに同等のキャリア増加効果を得る量子井戸の設計方法が示された点は、学術的にも有意義である。