2010 Fiscal Year Annual Research Report
強磁性酸化物半導体の高温強磁性の微視的機構
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation and control of spin current |
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| Project/Area Number |
21019004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
福村 知昭 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (90333880)
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| Keywords | スピンエレクトロニクス / 磁性 / 物性実験 / 半導体物性 |
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| Research Abstract |
コバルトドープ二酸化チタンは室温強磁性を示す強磁性半導体である。しかしながら、通常の強磁性半導体のように強磁性の交換相互作用をキャリアが媒介しているかどうか明らかでなかった。前年度に引き続き、電界効果による電界ドーピングおよび酸素欠損量の調整による化学ドーピング、と二つの異なる手法で電子ドーピングを行った結果、双方でキャリア濃度の増加とともに異常ホール効果の増大が見られた。キャリア濃度による顕著な磁気異方性の変化は見られないことから、キャリア濃度の変化で磁化の回転は生じていない。したがって、キャリア増加による異常ホール効果の増大は磁化の増大を示し、電子キャリアが強磁性の交換相互作用を媒介していることが明らかになった。この結果は、室温強磁性を電界効果で制御したはじめての例といえ、室温半導体スピントロニクスへの展開に期待が持てる。また、特定領域内の東大藤森教授グループとの共同研究で、全電子収量および全蛍光収量のX線磁気円二色性分光を行った結果、それぞれ試料表面および試料内部の磁化の定量的測定に成功した。試料内部の磁化の大きさは磁束計による磁化測定とほぼ一致し、バルク磁化といえる。一方、表面磁化はバルク磁化より顕著に小さかった。強磁性が電子キャリアに媒介されていることを考えると、試料表面ではバンドベンディングにより電子キャリアが空乏化しており、表面磁化の減少が起きていると考えられる。これは強磁性半導体に一般に起きうる現象である。
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[Journal Article] Bulk and surface magnetization of Co atoms in rutile Ti_<1-x>Co_xO_<2-δ> thin filmsrevealed by X-ray magnetic circular dichroism2011
Author(s)
V.R.Singh, Y.Sakamoto, T.Kataoka, M.Kobayashi, Y.Yamazaki, A.Fujimori, F.-H.Chang, D.-J.Huang, H.-J.Lin, C.T.Chen, H.Toyosaki, T.Fukumura, M.Kawasaki
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Journal Title
J.Phys.: Condens.Matter
Volume: (In press(掲載確定))
Peer Reviewed
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[Presentation] Carrier-induced ferromagnetism of cobalt, doped anatase TiO_2 thin films studied by soft x-ray magnetic circular dichroism2011
Author(s)
V.R.Singh, T.Kataoka, Y.Yamazaki, V.K.Verma, G.Shibata, A.Fujimori, F.-H.Chang, H.-J.Lin, D.-J.Huang, C.T.Chen, Y.Yamada, T.Fukumura, M.Kawasaki
Organizer
日本物理学会第66回年次大会
Place of Presentation
新潟
Year and Date
2011-03-25
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[Presentation] Carrier-induced ferromagnetism of cobalt-doped anatase TiO_2 studied using soft x-ray magnetic circular dichroism2011
Author(s)
V.R.Singh, T.Kataoka, Y.Yamazaki, A.Fujimori, F.-H.Chang, H.-J.Lin, D.-J.Huang, C.T.Chen, Y.Yamada, T.Fukumura, M.Kawasaki
Organizer
The 4th Indo-Japan Seminar "Electronic Structure of Novel Magnetic and Superconducting Materials"
Place of Presentation
Tokyo
Year and Date
2011-02-02
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