2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of New Spin-Functional Materials and Devices by Renaissance of Ferromagnetic Semiconductors
Project/Area Number |
20H05650
|
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)
|
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
吉田 博 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (30133929)
PHAM NAM・HAI 東京工業大学, 工学院, 准教授 (50571717)
Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
|
Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
|
Keywords | スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / 狭ギャップ半導体 / 垂直磁化 / スピン軌道トルク / スピントロニクス / 低消費電力デバイス |
Outline of Annual Research Achievements |
これまで実績があるMn添加強磁性半導体に加えて、従来作製することが不可能であった室温以上のキュリー温度(Tc)をもつ新しいp型強磁性半導体((Ga,Fe)Sb)、n型強磁性半導体((In,Fe)Sb)およびそれらを含むヘテロ構造・ナノ構造の分子線エピタキシー(MBE)成長に成功し、その基本物性や機能を明らかにした。 ・垂直磁気異方性をもつ(Ga,Mn)As/InGaAs/GaAs(001)構造をMBE成長し、GaMnAs垂直磁化薄膜に電流を流すことによって極めて高効率のスピン軌道トルク(SOT)による磁化反転を起こすことに成功した。SOTでは世界最小の電流密度4.6×10^4 A /cm2で磁化反転させることに成功した。 ・光電子分光測定により、n型強磁性半導体(In,Fe)Asおよびp型強磁性半導体(Ga,Fe)Sbの価電子帯とFe由来の不純物バンドを含む電子構造を明らかにし、強磁性発現の指針を示した。 ・(Ga,Fe)Sb/InAs/(Ga,Fe)Sbからなる三層ヘテロ構造を作製し、スピンバルブ効果による磁気抵抗を観測した(Fe系強磁性半導体で初めてのスピンバルブ効果の観測に成功)。 ・分子線エピタキシー成長におけるSKモードを利用することにより。Feを添加したGaSb量子ドットをGaAs基板上に成長し、その構造と強磁性、400K以上の高いTcを明らかにした。 ・以上を含め、強磁性半導体の成長、物性、バンド構造、デバイス応用に関するこれまでの研究を招待レビュー論文にまとめて出版した。[Masaaki Tanaka, "Recent Progress in Ferromagnetic Semiconductors and Spintronics Devices", Jpn. J. Appl. Phys. 60, pp.010101/1-15 (2021)].
|
Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
従来から実績があるMn添加III-V族強磁性半導体に加えて、室温以上のキュリー温度(Tc)をもつ新しいp型強磁性半導体(GaFeSb)、n型強磁性半導体(InFeSb)およびそれらを含むヘテロ構造・ナノ構造の分子線エピタキシー(MBE)成長に成功し、その基本物性や機能を明らかにしつつある。
|
Strategy for Future Research Activity |
引き続き、従来から実績があるMn添加III-V族強磁性半導体に加えて、室温以上のキュリー温度(Tc)をもつFe添加III-V族強磁性半導体を含むヘテロ構造・ナノ構造を作製し、その物性と機能を明らかにするとともに、デバイス応用の研究を進める。
|
Research Products
(130 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] オールエピタキシャル単結晶LaTiO3+δ/SrTiO3ラシュバヘテロ構造における巨大スピン流電流変換 (Giant spin-to-charge conversion in an all-epitaxial single-crystal-oxide Rashba LaTiO3+δ/SrTiO3 heterostructure)2022
Author(s)
Shingo Kaneta-Takada, Miho Kitamura, Shoma Arai, Takuma Arai, Ryo Okano, Le Duc Anh, Tatsuro Endo, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Masaki Kobayashi, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata, Masaaki Tanaka, and Shinobu Ohya
Organizer
令和4年度13回低温科学研究センター研究交流会
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Giant spin-charge conversion in an all-epitaxial LaTiO3+δ/SrTiO3 heterostructure2022
Author(s)
Shingo Kaneta-Takada, Miho Kitamura, Shoma Arai, Ryo Okano, Le Duc Anh, Tatsuro Endo, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Masaki Kobayashi, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata, Masaaki Tanaka, and Shinobu Ohya
Organizer
15th Joint MMM-INTERMAG Conference (2022 Joint), A Hybrid Conference | Based in New Orleans, USA
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
[Presentation] L10-MnGa 垂直直膜における電子状態観測2022
Author(s)
小林 正起, N. H. D. Khang, 武田 崇仁, 荒木 恒星, 岡野 諒, 鈴木 雅弘, 黒田 健太, 矢治 光一郎, 菅原 克明, 相馬 清吾, 中山 耕輔, 山内 邦彦, 北村 未歩, 堀場 弘司, 藤森 淳, 佐藤 宇史, 辛 埴, 田中 雅明, P. N. Hai
Organizer
強的秩序とその操作に関わる第14回研究会、オンライン
-
-
[Presentation] N型強磁性半導体(In,Fe)SbにおけるFe 3d軌道とInSbバンドとの混成2022
Author(s)
岡野諒, 堀田智貴, 武田崇仁, 荒木恒星, 髙瀬健吾, L. D. Anh, 坂本祥哉, 竹田幸治, 藤森淳, 田中雅明, 小林正起
Organizer
第35回日本放射光学会年会、東京大学本郷キャンパス
-
-
[Presentation] L10-MnGa垂直直膜における電子状態観測2022
Author(s)
小林 正起, N. H. D. Khang, 武田 崇仁, 荒木 恒星, 岡野 諒, 鈴木 雅弘, 黒田 健太, 矢治 光一郎, 菅原 克明, 相馬 清吾, 中山 耕輔, 山内 邦彦, 北村 未歩, 堀場 弘司, 藤森 淳, 佐藤 宇史, 辛 埴, 田中 雅明, P. N. Hai
Organizer
日本物理学会(第77回)年次大会、岡山大学/岡山理科大学、オンライン
-
[Presentation] 鉄添加III-V族磁性半導体における強磁性発現条件の解明2022
Author(s)
武田 崇仁, 坂本 祥哉, レ デゥック アイン, 竹田 幸治, 藤森 伸一, 北村 未歩, 堀場 弘司, 組頭 広志, 藤森 淳, 田中 雅明, 小林 正起
Organizer
日本物理学会(第77回)年次大会、岡山大学/岡山理科大学、オンライン
-
-
-
-
[Presentation] Quantum limit transport and Two-dimensional Weyl fermions in epitaxial ferromagnetic oxide SrRuO3 thin films2022
Author(s)
Shingo Kaneta-Takada, Yuki. K. Wakabayashi, Yoshiharu Krockenberger, Toshihiro Nomura, Yoshimitsu Kohama, Hiroshi Irie, Kosuke Takiguchi, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka, Yoshitaka Taniyasu, and Hideki Yamamoto
Organizer
2022年第69回応用物理学会春季学術講演会、青山学院大学相模原キャンパス&オンライン
Invited
-
[Presentation] Giant spin-to-charge conversion in an all-epitaxial single-crystal-oxide Rashba LaTiO3+δ/SrTiO3 heterostructure2022
Author(s)
Shingo Kaneta-Takada1, Miho Kitamura, Shoma Arai, Takuma Arai, Ryo Okano, Le Duc Anh, Tatsuro Endo, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Masaki Kobayashi, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata, Masaaki Tanaka, and Shinobu Ohya
Organizer
2022年第69回応用物理学会春季学術講演会、青山学院大学相模原キャンパス&オンライン
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Quantum transport evidence of Weyl fermions in an epitaxial ferromagnetic oxide SrRuO3 thin film2021
Author(s)
Kosuke Takiguchi, Yuki K. Wakabayashi, Hiroshi Irie, Yoshiharu Krockenberger, Takuma Otsuka, Hiroshi Sawada, Sergey A. Nikolaev, Hena Das, Masaaki Tanaka, Yoshitaka Taniyasu, and Hideki Yamamoto
Organizer
American Physical Society March Meeting 2021
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Ambipolar control of high-mobility carriers at a wide-gap oxide interface and applications towards oxide-based electronics"2021
Author(s)
Le Duc Anh, Shingo Kaneta-Takada, Theodorus Jonathan Wijaya, Hikari Shinya, Tetsuya Fukushima, Akira Masago, Hiroshi Katayama-Yoshida, Masashi Tokunaga, Masaki Kobayashi, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata, Masaaki Tanaka, and Shinobu Ohya
Organizer
The 27th International Workshop on Oxide Electronics (iWOE27), Genoa, Italy
Int'l Joint Research / Invited
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Minority-Spin Impurity Band in n-Type (In,Fe)As: A Materials Perspective for Ferromagnetic Semiconductors2021
Author(s)
M. Kobayashi, Le Duc Anh, J. Minar, W. Khan, S. Borek, P. N. Hai, Y. Harada, T. Schmitt, M. Oshima, A. Fujimori, M. Tanaka, V. N. Strocov
Organizer
Joint Int'l Conferences of The 24th Int'l Conference on Electronic Properties of Two-dimensional Systems (EP2DS-24) and The 20th Int'l Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS-20), online
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Onset of ferromagnetism in Fe-doped magnetic semiconductors depending on the occupation of the impurity band by electrons2021
Author(s)
Takahito Takeda, Shoya Sakamoto, Le Duc Anh, Yukiharu Takeda, Shin-ichi Fujimori, Miho Kitamura, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Atsushi Fujimori, Masaaki Tanaka, and Masaki Kobayashi
Organizer
Joint Int'l Conferences of The 24th Int'l Conference on Electronic Properties of Two-dimensional Systems (EP2DS-24) and The 20th Int'l Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS-20), online
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Hybridization of Fe 3d orbitals with the host InSb bands in n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)Sb2021
Author(s)
Ryo Okano, Tomoki Hotta, Takahito Takeda, Kohsei Araki, Kengo Takase, Le Duc Anh, Shoya Sakamoto, Yukiharu Takeda, Atsushi Fujimori, Masaaki Tanaka, and Masaki Kobayashi
Organizer
Joint Int'l Conferences of The 24th Int'l Conference on Electronic Properties of Two-dimensional Systems (EP2DS-24) and The 20th Int'l Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS-20), online
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Weyl fermions in an epitaxial ferromagnetic oxide grown by machine-learning-assisted molecular beam epitaxy2021
Author(s)
Yuki K. Wakabayashi, Kosuke Takiguchi, Yoshiharu Krockenberger, Hiroshi Irie, Takuma Otsuka, Hiroshi Sawada, Sergey A. Nikolaev, Hena Das, Masaaki Tanaka, Yoshitaka Taniyasu, and Hideki Yamamoto
Organizer
International Symposium on Novel maTerials and quantum Technologies (ISNTT), online
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Quantum limit transport and two-dimensional Weyl fermions in epitaxial ferromagnetic oxide SrRuO3 thin films2021
Author(s)
Shingo Kaneta-Takada, Yuki K. Wakabayashi, Yoshiharu Krockenberger, Toshihiro Nomura, Yoshimitsu Kohama, Hiroshi Irie, Kosuke Takiguchi, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka, Yoshitaka Taniyasu, and Hideki Yamamoto
Organizer
International Symposium on Novel maTerials and quantum Technologies (ISNTT), online
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Onset of ferromagnetism in Fe-doped magnetic semiconductors depending on the electron occupation of the impurity band2021
Author(s)
Takahito Takeda, Shoya Sakamoto, Le Duc Anh, Yukiharu Takeda, Shin-ichi Fujimori, Miho Kitamura, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Atsushi Fujimori, Masaaki Tanaka, and Masaki Kobayashi
Organizer
2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会、オンライン開催
-
-
[Presentation] Orbital hybridization of Fe 3d orbitals with the host InSb band in n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)Sb2021
Author(s)
Ryo Okano, Tomoki Hotta, Takahito Takeda, Kohsei Araki, Kengo Takase, Le Duc Anh, Shoya Sakamoto, Yukiharu Takeda, Atsushi Fujimori, Masaaki Tanaka, and Masaki Kobayashi
Organizer
2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会、オンライン開催
-
-
-
[Presentation] MnGa垂直磁化膜における二次元電子状態2021
Author(s)
小林正起,N. H. D. Khang, 武田崇仁, 荒木恒星, 岡野諒, 鈴木雅弘, 黒田健太, 矢治光一郎, 菅原克明, 相馬清吾, 中山耕輔, 北村未歩, 堀場弘司, 藤森淳, 佐藤宇史, 辛埴, 田中雅明, P. N. Hai
Organizer
2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会、オンライン開催
-
-
[Presentation] Quantum limit transport and Two-dimensional Weyl fermions in an epitaxial ferromagnetic oxide SrRuO3 thin films2021
Author(s)
Shingo Kaneta-Takada, Yuki. K. Wakabayashi, Yoshiharu Krockenberger, Toshihiro Nomura, Yoshimitsu Kohama, Hiroshi Irie, Kosuke Takiguchi, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka, Yoshitaka Taniyasu, and Hideki Yamamoto
Organizer
2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会、オンライン開催
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-