研究課題
基盤研究(C)
本研究の目的は、II-VI族希薄磁性半導体を素材として、高品位の量子井戸を作製する技術を確立し、これらの量子井戸構造の結晶性、光学特性、磁気光学機能性を開発することにある。また、量子細線、量子ドットなどの希薄磁性半導体ナノ構造の作製も行い、「スピン輸送」、「スピン注入」など、電子スピンに依存した物性を解明し、将来の「スピンエレクトロニクス」の基礎技術を開拓するものである。希薄磁性半導体量子井戸構造の素材としては、CdTe、CdSe、ZnTe、ZnSeなどのII-VI族半導体とMn磁性元素を用いた。量子井戸構造は、ホット・ウォール・エピタキシー法、分子線エピタキシー法により作製した。この方法によりCdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe系、CdSe/Cd_<1-x>Mn_xSe系、ZnSe/Zn_<1-x>Mn_xSe系の二次元量子井戸を作製した。また、熱電界放射型の電子線描画装置により20-100nmの量子ドット、量子細線を描画し、「ウエットエッチング法」を用いて極微細加工を行い、光学特性の優れた希薄磁性半導体の量子細線、量子ドットを作製した。作製された量子構造の結晶性は、X線回折および透過型、走査型電子顕微鏡により評価した。これらの希薄磁性ナノ構造に起きる電子や励起子のスピンダイナミクス、スピン緩和現象を、フェムト秒パルスレーザーを用いたポンププローブ過渡吸収分光、フォトルミネッセンス時間分解分光により研究した。特に磁場中の円偏光光励起により、磁性半導体量子井戸にスピンを偏極させた電子・正孔を生成させ、これらの電荷とスピンのダイナミクスと注入過程を明らかにした。
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