2011 Fiscal Year Annual Research Report
Mn-GaAs系二次元構造制御による新奇強磁性物質の創製と磁性発現機構の解明
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22360020
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
中村 淳 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (50277836)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大竹 晃浩 物質・材料研究機構, 量子ドットセンター, 主幹研究員 (30267398)
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| Keywords | Mn原子ワイヤ / GaAs表面 / 初期吸着構造 / 第一原理計算 / 電子回折法 / 走査トンネル顕微鏡 / 強磁性 |
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| Research Abstract |
本研究は、化合物半導体であり希薄磁性半導体のホスト材料として最も注目・利用されているGaAsに、低次元のMnドープ構造を導入することにより新奇強磁性物質を創製するとともに、理論計算手法を駆使し、その強磁性発現機構解明を目論むものである。本年度は、昨年度に行ったGaAs(110)表面上のMnワイヤの磁性状態評価に続き、主にGaAs(001)表面上のMn初期吸着構造の解析に取り組んだ。実験的にはMnが1原子層以下の吸着初期過程において、様々な表面再構成構造を呈すうことが明らかになった。特に、0.25原子層のMn膜厚時た現れる(2x2)再構成構造は、蒸着温度、As分子供給の有無によって数種類の構造モデルが確認された。本年度は、これらの表面構造のうち、(2x2)ガンマ構造と名付けた表面再構成構造について、第一原理計算を用いたモデリング・構造安定性評価を行い、この表面構造は基本的に、(2x2)ユニットセル内に(1)一対のGa-Asのダイマー、(2)1個のMn原子が存在する表面であること、また、Mn原子は、ダイマーダイマー間位置が最も安定な吸着位置であることがわかった。この表面構造について、電子状態計算を行ったところ、Mh原子のコアスピン数は5であり、(110)表面上のMnあるいはバルクGaAs中のMn原子とは異なるスピン状態をとることが明らかになった。今後こうした(100)表面において独特のMn-GaAs相互作用を呈する物理的な起源について探って行く。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度に行ったMn吸着構造の観察を受けて、本年度は電子状態理論により、その構造モデルの解析を行った。またその表面の電子状態解析、スピン状態解析が進んだ。当初予定していた、(110)表面と(100)表面の構造・電子状態の違いについて明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在まで、順調に研究が進んでいる。残されている課題は、電子状態の表面方位依存性の起源を明らかにすること、Mn吸着量を変化させることに伴う、表面構造・電子状態・スピン状態の変化の仕方とその起源を、実験・理論の共同作業により明らかにすることである。
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