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分子線エピタキシンにおける化合物半導体の成長過程と成長層の特性

研究課題

研究課題/領域番号 10450002
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関東北大学

研究代表者

大野 英男 (大野 英夫)  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00152215)

研究分担者 大野 裕三  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (00282012)
松倉 文礼 (松倉 文ひろ)  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (50261574)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
13,700千円 (直接経費: 13,700千円)
1999年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
1998年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
キーワード分子線エピタキシ(MBE) / 低温成長MBE / 強磁性半導体 / 反射高エネルギ電子線回折 / GaMnAs / GaMnSb / モンテカルロシミュレーション / InMnAs / 金属・絶縁体遷移
研究概要

低温成長分子線エピタキシ(LT-MBE)法により、(LT-)GaAsやIII-V族磁性半導体およびそのナノ構造を形成し、反射高エネルギ電子線回折(RHEED)、原子間力(AFM)・磁気力(MFM)顕微鏡や磁気特性測定システム(SQUID)などを用いてそれらの成長過程及び構造、光・磁気・輸送特性について調べた。本研究で得られた主たる成果を以下に記す。
1.LT-MBEによるGaAs成長時にRHEEDの強度振動が低温で復活し、その大きさは基板温度とV/III比に依存することを見出した。また、過剰供給されたAs原子を自己表面活性剤としたモデルでシミュレーション計算を行った結果、実験結果を再現した。
2.数パーセントの濃度のMnを導入した(Ga,Mn)SbをMBEにより形成し、その物性と成長温度との関係を調べた。高温(560℃)成長の試料ではMnSbと思われる矩形のクラスターがAFM、MFMで観測され、室温で強磁性を示した。一方、LT-MBE(300℃)では、室温で強磁性を示すものの、20K以下で別の秩序相が現れることを確認した。これは低温で強磁性を示す(Ga,Mn)Sbが形成されていることを示している。
3.LT-MBEによりGaAs(211)B面上に形成した(In,Mn)Asナノ構造のAFM観察より、Mnがサイズを均一化するサーファクタント効果を有することを明らかにした。
4.すべて半導体から成る強磁性体(Ga,Mn)As/非磁性体(Al,Ga)As/強磁性体(Ga,Mn)As3層構造を作製し、層間の結合を磁化曲線から調べることより、非磁性層の厚さ・障壁高さでそれらの磁気的結合を制御できるこを示し、スピン依存散乱による巨大磁気抵抗効果をこの系で初めて確認した。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (57件)

  • [文献書誌] F.Matsukura: "Molecular beam epitaxy of GaSb with high concentration of Mn"Applied Surface Science. (印刷中). (2000)

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  • [文献書誌] T.Omiya: "Magnetotransport properties of(Ga,Mn)As investigated at low temperature and high magnetic field"Physica E. (印刷中). (2000)

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  • [文献書誌] E.Abe: "Molecular Beam Epitaxy of III-V Diluted Magnetic Semiconductor(Ga,Mn)Sb"Physica E. (印刷中). (2000)

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  • [文献書誌] S.P.Guo: "Surfactant effect of Mn on the formation of self-organized In As nanostructures"Journal of Crystal Growth. 208. 799-803 (2000)

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  • [文献書誌] H.Ohno: "Ferromagnetic III-V semiconductors and their heterostructures"Proceedings of the 24th International Conference on the Physics of Semiconductors(Jerusalem, Israel, August 2-7, 1998, Ed.D.Gershoni, World Scientific, Singapore). 139-146 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Ohno: "Electrical spin injection in a ferromagnetic semiconductor heterostructures"Nature. 402. 790-792 (1999)

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  • [文献書誌] H.Ohno: "Properties of ferromagnetic III-V semiconductors"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 200. 110-129 (1999)

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  • [文献書誌] F.Matsukura: "Properties of(Ga,MN)As and their dependence on molecular beam growth conditions"Inst Phys/Conf. Ser. No.162 : Chapter 10, Paper presented at 25th Int. Symp. Compound Semiconductors, Nara, Japan, 12-16 October 1998. 547-552 (1999)

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  • [文献書誌] H.Yasuda: "Monte Carlo simulation of reentrant reflection high-energy electron diffraction intensity oscillation observed during low-temperature GaAs growth"Applied Physics Letters. 72. 3275-3277 (1999)

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  • [文献書誌] H.Ohno: "III-V based ferromagnetic semiconductors"Journal of Magnetics Society of Japan. 23. 88-92 (1999)

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  • [文献書誌] F.Matsukura: "Magnetotransport properties of (Ga,Mn)As/GaAs/(Ga,Mn)As trilayer structures"Journal of Magnetics Society of Japan. 23. 99-101 (1999)

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  • [文献書誌] H.Ohno: "Spin-dependent tunneling and properties of ferromagnetic(Ga,Mn)As"Journal of Applied Physics. 85. 4277-4282 (1999)

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  • [文献書誌] A.Shen: "Low-temperature molecular beam epitaxial growth of GaAs and(Ga,Mn)As"Journal of Crystal Growth. 201-202. 679-683 (1999)

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  • [文献書誌] S.P.Guo: "InAs and (In,Mn)As nanostructures grown on GaAs(100), (211)B, and(311)B Substrates"Journal of Crystal Growth. 201-202. 684-688 (1999)

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  • [文献書誌] A.Shen: "Superlattice and multilayer structures based on ferromagnetic semiconductor(Ga,Mn)As"Physica B. 249-251. 809-813 (1998)

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  • [文献書誌] A.Shen: "Low-temperature GaAs grown by molecular-beam epitaxy under high As overpressure : A reflection high-energy electron diffraction study"Applied Surface Science. 130-132. 382-386 (1998)

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  • [文献書誌] S.P.Guo: "Self-organized(In,Mn)As diluted magnetic semiconductor nanostructures on GaAs substrates"Applied Surface Science. 130-132. 797-802 (1998)

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  • [文献書誌] H.Ohno: "Spontaneous splitting of ferromagnetic(Ga,Mn)As observed by resonant tunneling spectroscopy"Applied Physics Letters. 73. 363-365 (1998)

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  • [文献書誌] N.Akiba: "Interlayer exchange in(Ga,Mn)As/(Al,Ga)As/(Ga,Mn)As semiconducting ferromagnet/nonmagnet/ferromagnet trilayer structures"Applied Physics Letters. 73. 2122-2124 (1998)

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  • [文献書誌] F. Matsukura: "Molecular beam epitaxy of GaSb with high concentration of Mn"Applied Surface Science. (in press). (2000)

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  • [文献書誌] T. Omiya: "Magnetotransport properties of (Ga,Ma)As investigated at low temperature and high magnetic field"Physica E. (in press). (2000)

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  • [文献書誌] E. Abe: "Molecular Beam Epitaxy of III-V Diluted Magnetic Semiconductor (Ga,Mn)Sb"Physica E. (in press). (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.P. Guo: "Surfactant effect o Mn on the formation of self-organized InAs nanostructures"Journal of Crystal Growth. vol. 208. 799-803 (2000)

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  • [文献書誌] H. Ohno: "Ferromagnetic III-V semiconductors and their heterostructures"Proc. 24th Int. Conf. Physics of Semiconductors (Jerusalem, Israel, August 1998, Ed. D. Gershoni). 139-146 (1999)

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  • [文献書誌] Y. Ohno: "Electrical spin injection in a ferromagnetic semiconductor heterostructures"Nature. vol. 402. 790-792 (1999)

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  • [文献書誌] H. Ohno: "Properties of ferromagnetic III-IV semiconductors"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. vol. 200. 110-129 (1999)

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  • [文献書誌] F. Matsukura: "Properties of (Ga,Mn)As and their dependence on molecular beam growth conditions"Inst Phys/Conf. Ser. No. 162 Chapter 10, Paper presented at 25th Int. Symp. Compound Semiconductors (Nara, Japan, October 1998). 547-552 (1999)

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  • [文献書誌] H. Yasuda: "Mote Carlo simulation of reentrant reflection high energy electron diffraction intensity oscillation observed during low temperature GaAs growth"Applied Physics Letters. vol. 72. 3275-3277 (1999)

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  • [文献書誌] H. Ohno: "III-V based ferromagnetic semiconductors"Journal of Magnetics Society of Japan. vol. 23. 88-92 (1999)

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  • [文献書誌] F. Matsukura: "Magnetotransport properties of (GaMn)As/GaAs/(Ga,Mn)As trilayer structures"Journal of Magnetics Society of Japan. vol. 23. 99-101 (1999)

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  • [文献書誌] H. Ohno: "Spin-dependent tunneling and properties of ferromagnetic (Ga,Mn)As"Journal of Applied Physics. vol. 85. 4277-4282 (1999)

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  • [文献書誌] A. Shen: "Low-temperature molecular beam epitaxial growth of GaAs and (Ga,Mn)As"Journal of Crystal Growth. vols. 201-202. 679-683 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.P. Guo: "InAs and (In,Mn)As nanostructures grown on GaAs (100), (211)B, and (311)B substrate"Journal of Crystal Growth. vols. 201-202. 684-688 (1999)

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  • [文献書誌] A. Shen: "Superlattice and multilayer structures based on ferromagnetic semiconductor (Ga,Mn)As"Physica B. vols 249-251. 809-813 (1998)

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  • [文献書誌] A. Shen: "Low-temperature GaAs grown by molecular-beam epitaxy under high As overpressure : A reflection high-energy diffraction study"Applied Surface Science. vols. 130-132. 382-386 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.P. Guo: "Self-organized (In,Mn)As diluted magnetic semiconductor nanostructures on GaAs substrate"Applied Surface Science. vols. 130-132. 797-802 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohno: "Spontaneous splitting of ferromagnetic (Ga,Mn)As observed by resonant tunneling spectroscopy"Applied Physics Letters. vol. 73. 363-365 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Akiba: "Interlayer exchange in (Ga,Mn)As/(Al,Ga)As/(Ga,Mn)As semiconducting ferromagnet/nanomagnet/ferromagnet trilayer structures"Applied Physics Letters. vol. 73. 2122-2124 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Matsukura: "Molecular beam epitaxy of GaSb with high Concentration of Mn"Applied Surface Science. (印刷中). (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Omiya: "Magnetotransport Properties of (Ga,Mn) As investigated at low temperature and high magnetic field"Physica E. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] E.Abe: "Molecular Beam Epitaxy of III-V Diluted Magnetic Semiconductor (Ga,Mn)Sb"Physica E. (印刷中). (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.P. Guo: "Surfactant effect of Mn on the formation or self-origanied InAs nanostructures"Journal of Crystal Growth. 208. 799-803 (2000)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohno: "Ferromagnetic III-V semiconductors and their heterostrucures"Proceedings of the "24th International Conference on the Physics of Semiconductors (Jerusalem,Israel,August 2-7,1998,Ed.D.Gershoni, World Scientific, Singapore). 139-146 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohno: "Properties of ferromagnetic III-V semiconductors"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 200. 110-129 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] F.Matsukura: "Properties of (Ga,Mn)As and their dependece on molecular beam growth conditions"Inst Phys/Conf.Ser.No.162: Chaptar 10,Paper presented at 25th Int.Symp.Compound Semiconductors,Nara,Japan,12-16 Octoer 1998. 547-522 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Yasuda: "Monte Carlo simulation of reentrant reflection high- energy electron diffraction intensity oscillation observed during low-temperature GaAs growth"Applied Physics Letters. 72・22. 3275-3277 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohno: "III-V based ferromagnetic semiconductors"Journal of Magnetics Society of Japan. 23. 88-92 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] F.Matsukura: "Magnetotransport properties of (Ga,Mn) As/GaAs/(Ga,Mn)As trilayer structures"Journal of Magnetics Society of Japan. 23. (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohno: "Spin-dependent tunneling and properties of ferromagnetic(Ga, Mn)As"Journal of Applied Physics. 85・8. 4277-4282 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] A.Shen: "Low-temperature molecular beam epitaxial growth of GaAs and (Ga,Mn)As"Journal of Crystal Growth. 201-202. 679-683 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.P.Guo: "InAs and (In,Mn)As nanostructures Grown on GaAs (100),(211)B,and(311)B Substrates"Journal of Crystal Growth. 201-202. 684-688 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] A.Shen: "Low-temperature GaAs grown by molecular-beam epitaxy under high As overpressure:A reflection high energy diffraction study" Applied Surface Science. 130-132. 382-387 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.P.Guo: "Self-organized(In,Mn)As diluted magnetic semiconductor nanostructures on GaAs substrates" Applied Surface Science. 130-132. 797-802 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] F.Matsukura: "Properties of(Ga,Mn)As and Their Dependence on Molecular Beam Growth Conditions" Proceedings of the International Symposium of Compound Semiconductor. 掲載予定. (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] A.Shen: "Superlattice and multilayer structures based on ferromagnetic semiconductor(Ga,Mn)As" Physica B. 249-251. 809-813 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] N.Akiba: "Interlayer exchange in(Ga,Mn)As/(Al,Ga)As/(Ga,Mn)As semiconducting ferromagnet/nonmagnet/ferromagnet trilayer structures" Applied Physics Letters. 73. 2122-2124 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohno: "Spontaneous splitting of ferromagnetic(Ga,Mn)As observed by resonant tunneling Spectroscopy" Applied Physics Letters. 73. 363-365 (1998)

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      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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