2014 Fiscal Year Research-status Report
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25390066
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
金 秀光 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 特別助教 (20594055)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スピン偏極度 / 欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピンデバイスの実現のためには，スピンの注入，輸送，操作，検出など種々の要素技術を確立することが必要である。とりわけスピン寿命が長いと期待される軽元素非磁性半導体へスピンの揃った電子を注入するスピン注入は重要な課題となっている。
Si、Geなどのスピントロニクス候補材料上、GaAs系の歪み超格子構造の作製には、異なる結晶構造や格子定数のため、欠陥が生成する恐れがある。欠陥は非対称ポテンシャルを形成し、スピン偏極電子の伝導において、スピン緩和を起こす。申請者は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、試料内の欠陥の種類・密度などを調べた。その後、欠陥密度のスピン電子の生成や輸送に与える影響を明らかにした。
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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
新型超格子構造の設計、特にSi基板と超格子構造の界面の結晶性は本研究の成否を左右する。Siの格子定数は5.4309 Åであり、Ⅲ-Ⅴ族半導体中のGaP（格子定数：5.4599）との格子不整合度が一番小さい。それで、本研究ではGaP系の材料系を用いることにする。価電子帯を分離するためには、超格子の井戸層に圧縮歪みを印加する必要があり、井戸層材料としてGaAsPを、障壁層はSiと格子不整合度が小さいGaPを用いる。高いスピン偏極電子を生成するためには、経験上、価電子帯の重い正孔ミニバンドと軽い正孔ミニバンドを80 meV以上の分離させる必要がある。Model-Solid理論とKronig-Pennyモデルを用いて、GaAsP/GaP超格子層の組成や周期を決めた。
大事である設計と作製が終わったので、順調に進むと思う。
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| Strategy for Future Research Activity |
作製した超格子構造では、欠陥の導入、急峻なヘテロ界面、組成分布などの問題が予想される。それで、TEM観察により、超格子構造やSi基板との界面で導入した欠陥の種類、密度を定量的に評価する。また、超格子構造の周期を確認し、EDX測定により超格子各層での組成分布などを調べ、超格子構造の設計、成長条件の最適化を再確認する。
作製した超格子試料は、半導体フォトカソード分野でよく使われるMottアナライザー法を用いて、励起電子ビームのスピン偏極度を測定し、Si側に注入する電子ビームのスピン偏極度を確定する。
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| Causes of Carryover |
理論計算、主に試料の設計を中心に行ったため、実験設備や原料の消耗が少く、備品の購入が遅れた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試料作製と測定を行うため、設備のメンテナンス、備品の購入を行う予定である。
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