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2014 Fiscal Year Annual Research Report

鉄系キャリア誘起強磁性半導体材料と次世代スピンデバイスの創製

Research Project

Project/Area Number 24686040
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

PHAM NAM・HAI  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (50571717)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords強磁性半導体 / キャリア誘起強磁性 / スピントランジスタ
Outline of Annual Research Achievements

1.(In,Fe)Asをチャンネルとするスピントランジスタの作製および電気的な手法を用いた波動関数制御による磁性変調
(In,Fe)As強磁性半導体をチャンネルとするスピントランジスタの作製に成功した。ゲートとして電解液を用いたサイドゲートを採用し、ゲートリークを抑えただけでなく、チャンネルへの電界効果を増強できた。このスピントランジスタにおいて、(In,Fe)Asチャンネルの電子波動関数の形状を電界効果を用いて制御し、チャンネル中の電荷量がほとんど変わらないにもかかわらずキュリー温度を42%変調することに成功した。本手法では、従来の手法による電気的な磁性変調よりも2~3桁少ないチャンネルの電荷量変化で実現でき、大幅の低消費電力化に成功した。また、(In,Fe)As量子井戸の初期波動関数を設計することによって、磁性の変調仕方を自由に設計できることを実証した。

2.新しいp型強磁性半導体(Ga,Fe)Sbの創製
GaSbナローギャップ半導体にFeを添加することによって、新しいp型強磁性半導体(Ga,Fe)Sbの作製に成功した。これによって、Fe系強磁性半導体のみで、強磁性p-nダイオードやスピンパイポーラトランジスタ、スピン電界効果トランジスタの作製ができるようになった。Fe濃度が13.7%のサンプルにおいて、ナローギャップ強磁性半導体として世界最高キュリー温度140 Kを達成した。さらに、結晶成長の最適化とFe濃度を20%に高めることによって、強磁性半導体として世界最高のキュリー温度230Kを達成した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (18 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Spin and orbital magnetic moments of Fe in the n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As2015

    • Author(s)
      M. Kobayashi, L. D. Anh, P. N. Hai, Y. Takeda, S. Sakamoto, T. Kadono, T. Okane, Y. Saitoh, H. Yamagami, Y. Harada, M. Oshima, M. Tanaka and A. Fujimori
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 105 Pages: 032403/1-4

    • DOI

      10.1063/1.4890733

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] (Ga,Fe)Sb: A p-type ferromagnetic semiconductor2014

    • Author(s)
      N. T. Tu, P. N. Hai, L. D. Anh, M. Tanaka
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 105 Pages: 132402/1-4

    • DOI

      10.1063/1.4896539

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] New Narrow Gap III-V Ferromagnetic Semiconductors2015

    • Author(s)
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, Masaaki Tanaka
    • Organizer
      東京大学 固体エレクトロニクス・オプトエレクトロニクス研究発表会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-03-16
  • [Presentation] Electrical modulation of ferromagnetism via controlling the wavefunction in n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As quantum wells2015

    • Author(s)
      Duc Anh Le, Nam Hai Pham, Yuichi Kasahara, Yoshihiro Iwasa, Masaaki Tanaka
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • Invited
  • [Presentation] Magneto-optical and magneto-transport characteristics of heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb2015

    • Author(s)
      Thanh Tu Nguyen, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, Masaaki Tanaka
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [Presentation] Enhancement of ferromagnetism by manipulating the wavefunctions in n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As quantum wells2015

    • Author(s)
      レデゥックアイン、ファムナムハイ、笠原裕一、岩佐義宏、田中雅明
    • Organizer
      第6回東京大学低温センター研究交流会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-03-04
  • [Presentation] Magneto-optical and magneto-transport characteristics of heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb2015

    • Author(s)
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • Organizer
      第6回東京大学低温センター研究交流会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-03-04
  • [Presentation] 鉄系強磁性半導体とそのヘテロ構造2014

    • Author(s)
      P. N. Hai
    • Organizer
      第19回 半導体スピン工学の基礎と応用 PASPS-19
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-16
    • Invited
  • [Presentation] (Ga,Fe)Sb: a new p-type ferromagnetic semiconductor2014

    • Author(s)
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • Organizer
      第19回 半導体スピン工学の基礎と応用 PASPS-19
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-16
  • [Presentation] N 型強磁性半導体(In,Fe)As 量子井戸における波動関数制御による電気的な磁性変調2014

    • Author(s)
      レデゥックアイン、ファムナムハイ、笠原裕一、岩佐義宏、田中雅明
    • Organizer
      第19回 半導体スピン工学の基礎と応用 PASPS-19
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-16
  • [Presentation] n 型強磁性半導体(In,Fe)As:Be のXMCD による磁化過程の研究2014

    • Author(s)
      坂本祥哉, Le Duc Anh, Pham Nam Hai, 芝田悟朗, 竹田幸治, 高橋文雄, 小出 常晴, 田中雅明, 藤森淳
    • Organizer
      第19回 半導体スピン工学の基礎と応用 PASPS-19
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-15
  • [Presentation] Enhancement of ferromagnetism by manipulating the wavefunctions in n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As quantum wells2014

    • Author(s)
      Duc Anh Le, Nam Hai Pham, Yuichi Kasahara, Yoshihiro Iwasa, Masaaki Tanaka
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋期学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] Magnetization Process of the n-type Ferromagnetic Semiconductor (In,Fe)As:Be Studied by X-ray Magnetic Circular Dichroism2014

    • Author(s)
      Shoya Sakamoto, Anh Le Duc, Hai Pham Nam, Goro Shibata, Yukio Takahashi, Yukiharu Takeda, Masaki Kobayashi, Tsuneharu Koide, Masaaki Tanaka, Atsushi Fujimori
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋期学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] (Ga,Fe)Sb: a new p-type ferromagnetic semiconductor2014

    • Author(s)
      Thanh Tu Nguyen, Nam Hai Pham, Duc Anh Le, Masaaki Tanaka
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋期学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] Epitaxial Growth and Characterization of a New P-type Ferromagnetic Semiconductor (Ga,Fe)Sb2014

    • Author(s)
      N.T. Tu, P.N. Hai, L.D. Anh, M. Tanaka
    • Organizer
      18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE 2014)
    • Place of Presentation
      Flagstaff, Arizona, USA
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-12
  • [Presentation] Electron-induced ferromagnetism in Fe-doped narrow-gap semiconductors2014

    • Author(s)
      P. N. Hai, L. D. Anh, D. Sasaki, M. Tanaka
    • Organizer
      15th International Union of Materials Research Societies, International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • Place of Presentation
      福岡大学(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • Invited
  • [Presentation] Recent progress in III-V based ferromagnetic semiconductors: N-type (In,Fe)As and its heterostructures2014

    • Author(s)
      M. Tanaka, P. N. Hai, and L.D. Anh
    • Organizer
      SPIE Nano Science + Engineering, Spintronics Symposium
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • Invited
  • [Presentation] Electrical Control of Ferromagnetism by Wave Function Engineering in n-type Ferromagnetic Semiconductor (In,Fe)As Quantum Wells2014

    • Author(s)
      Le Duc Anh, Pham Nam Hai, Yuichi Kasahara, Yoshihiro Iwasa, and Masaaki Tanaka
    • Organizer
      32th International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2014)
    • Place of Presentation
      Austin, Texas, USA
    • Year and Date
      2014-08-10 – 2014-08-15
  • [Presentation] Electrical control of ferromagnetism by wavefunction engineering in a ferromagnetic trilayer (InAs/(In,Fe)As/InAs) quantum well2014

    • Author(s)
      Le Duc Anh, Pham Nam Hai, Yuichi Kasahara, Yoshihiro Iwasa, and Masaaki Tanaka
    • Organizer
      8th International Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids (PASPS VIII)
    • Place of Presentation
      Washington D.C., USA
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-31
  • [Presentation] Interplay between strain, quantum confinement, and ferromagnetism in strained (In,Fe)As thin films2014

    • Author(s)
      Pham Nam Hai, Daisuke Sasaki, Le Duc Anh, Masaaki Tanaka
    • Organizer
      8th International Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids (PASPS VIII)
    • Place of Presentation
      Washington D.C., USA
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-31
  • [Remarks] Pham研究室の研究成果

    • URL

      http://magn.pe.titech.ac.jp/lab/?page_id=14

  • [Remarks] 応用物理学会スピントロニクス研究会第1回英語講演奨励賞

    • URL

      http://magn.pe.titech.ac.jp/lab/?p=614

  • [Remarks] 2014年応用物理学会秋季学術講演会の「講演奨励賞」を受賞!

    • URL

      http://magn.pe.titech.ac.jp/lab/?p=614

URL: 

Published: 2016-06-01  

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