2014 Fiscal Year Annual Research Report
狭ギャップ化合物半導体の基礎電子物性とスピン物性の探求
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24560034
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
眞砂 卓史 福岡大学, 理学部, 准教授 (50358058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴崎 一郎 公益財団法人野口研究所, 顧問 (10557250)
石田 修一 山口東京理科大学, 工学部, 嘱託教授 (70127182)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 量子井戸 / バンドダイアグラム / キャリア密度 / 移動度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
InSb量子井戸のドーピング効果について検討を進めた。バンド計算の結果、ドーピングを行っていない試料だと低温で空乏化してしまう構造が、井戸層へのドーピングにより低温でも伝導体の底がフェルミ面より下がり空乏化を防げる構造になることが分かった。実験結果としては、バンド計算で示唆されたように、井戸幅の大きい試料についてはキャリア密度も十分大きくなり、低温においても移動度の低下も抑えられることが分かった。その結果シート抵抗の温度依存性もかなり小さくすることができた。しかし、井戸層の小さい試料では、低温で移動度の低下が著しく、シート抵抗も急激に増大し、ドーピング効果がほとんど得られないことが分かった。キャリア密度の井戸幅依存性の実験結果から、この原因は井戸層界面にトラップ準位が存在し、ドーピングによる電子が束縛され活性化していないためであることが示唆され、このトラップ準位密度は界面あたり4 x 10^2 /cm^2程度であることが分かった。このことはInSb量子井戸作製における重要な指針となる。
スピン注入技術に関しては、スピン波スピン流の伝搬に関して強磁性膜の膜厚依存性について詳細に調べた。膜厚が大きくなるほどスピン波伝搬の群速度はほぼ線形に増大し、今回300 nmの膜厚で測定された群速度は金属系で報告されているものの中で最速である。このようにスピン波を用いた高速な情報伝達ができる事が分かった。しかし群速度増加の減衰長は膜厚100 nm以上でほぼ頭打ちになることが分かり、長距離伝搬の点では課題が残る。この理由については渦電流の効果や内部スピンポンピング効果など検討中である。さらに伝搬方向により信号強度が異なる非相反性についても検討し、周波数に依存して変化していることを明らかにした。この結果は理論的な予測にも定量的にも良く一致しており、スピン波デバイス開発の基礎となるものと思われる。
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