2017 Fiscal Year Annual Research Report
IV族半導体中磁性不純物の２次元構造創成とスピン注入電極への応用
Publicly Offered Research
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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17H05225
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
三木 一司 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30354335)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | シリコン / ドーパント / 磁性不純物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
活性化サイト一つ、ドーパントは、半導体中に正負の符号のキャリア源を発生する為に、デバイス技術として使われてきた。ドーパントの局所構造は半導体結晶の原子置換位置であり、半導体結晶の結合電子数より電子が過剰になるか不足するかで、発生できるキャリアの符号が決まる。ドーパントの一つ、MnドーパントはSi半導体及びIIIV族化合物半導体ではスピン源にもなり、RKKY相互作用を通して磁性を引き起こす報告がされスピントロニクス分野始まるきっかけになった。更に、Mn等の磁性不純物が２次元規則構造を形成すると、ハーフメタルになるとの理論的予測がされ、Digital Magnetic Alloyと呼ばれている。
我々は、Mnドーパントが2次元性を持つ可能性を、Si(001) 4°オフ基板上のGe/Si界面構造と偏光XAFS法を利用することにより得た。Si(001) 4°オフ基板を用いることで、Mnの１次元構造を同じ方向に揃えることができる。又、Ge/SiとSi/Si界面を比較することによりMnドープ層より上と下の構造を区別できる。XAFSの偏光方向をMnの一次元構造に対して、面内水平、面内垂直、面法線方向の３方向をとることにより、結合方向の空間内の方向を特定できる。面内で異方性が強く、２つにモデルが提唱できる。Mn/Si(001)の構造を別の実験手法により決定すれば、何れのモデルがより適切かが判断できる。Ge/Si界面にMnをドーピングした試料の電気的特性を評価し、70-120Kで異常ホール効果を示した。今後、ホログラフィの技術を用いて構造モデルを決定すると共に、電気的特性との関係を探っていく。特にDigital Magnetic Alloyになっていないを詳細に検討する。
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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
ほぼ予想通りの進捗である。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り進行させる。
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