2012 Fiscal Year Annual Research Report
磁性元素凝集ナノマグネットを配列した半導体ハイブリッド構造の作製とデバイス応用
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24310086
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金澤 研 筑波大学, 数理物質系, 助教 (60455920)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピン偏極電子源 / 強磁性半導体 / クラスター / ハイブリッド構造 / ハーフメタル / 超常磁性 |
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| Research Abstract |
本研究では磁性半導体中の磁性元素の凝集を結晶成長条件により制御し、母体半導体中に磁性元素の凝集領域が形成されたハイブリッド構造を作製し、その諸物性を調べることによりスピンが関与した新しい現象を探索・解明し、デバイス機能発現の可能性を検証することを目標に研究を行っている。平成24年度には、II-VI半導体ZnTeにCrを添加した磁性半導体(Zn,Cr)TeにおけるCr凝集を制御することを目指し、分子線エピタキシー(MBE)法によるヨウ素ドープ(Zn,Cr)Teの結晶成長において、成長面方位、成長中の基板温度、分子線供給量比、成長速度、その他の成長条件を系統的に変化させて薄膜を成長し、それらの薄膜結晶におけるCr凝集領域の詳細-結晶構造、形状、サイズ、配列などの諸特性-をX線回折、透過型電子顕微鏡(TEM)観察などの手法により調べ、成長条件との相関を明らかにした。さらにCr凝集領域が六方晶Cr_<1-δ>Teの微結晶からなり、その微結晶の形状が成長面に対し垂直方向に長い柱状となっているようなハイブリッド構造の作製を試みた。上記で明らかとなったCr凝集と成長条件との相関に基づき、基板の面方位を(111)A面とし、基板温度が高く、成長速度が低い条件でヨウ素ドープ(Zn,Cr)Te薄膜を成長し、断面TEM観察を行ったところ、実際に六方晶Cr_<1-δ>Teの微結晶が成長面に対して垂直方向に延びた柱状に析出していることが確認された。
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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
(Zn,Cr)Teにおいて、MBE成長条件とCr凝集との間の相関を明らかにし、また六方晶Cr_<1-δ>Teの微結晶が成長面に垂直方向の柱状に形成されたハイブリッド構造の作製に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により明らかとなったMBE成長条件とCr凝集との相関に基づき、今後は(Zn,Cr)Te中のCr凝集領域をさらにさまざまに制御したハイブリッド構造の作製を試みる。またそれと並行して、作製したハイブリッド構造の磁性、電気伝導特性を測定することにより、これらのCr凝集領域の磁気特性およびスピン偏極電子に起因する新しい現象を明らかにし、そのメカニズムを解明する。さらにそれらを利用して、新機能の発現を検証する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
交付申請書に記載した使用計画に基づき、単結晶基板、高純度金属原料、試薬類、真空装置部品、低温寒剤などの消耗品費、成果発表のための旅費、その他の費目に使用する計画である。
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