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IV-VI族希薄磁性半導体複合構造におけるスピン制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 13650347
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関山口大学

研究代表者

浅田 裕法  山口大学, 工学部, 助教授 (70201887)

研究分担者 小柳 剛  山口大学, 工学部, 教授 (90178385)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2003年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2002年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2001年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード希薄磁性半導体 / キャリア誘起強磁性 / IV-VI族半導体 / GeTe / 強磁性半導体 / スピン / IV-VI族 / スピン半導体 / キャリア誘起 / 強磁性体
研究概要

IV-VI族GeTeベース希薄磁性半導体およびその積層構造において、(1)新規希薄磁性半導体の合成、(2)アモルファスから結晶への相転移を利用した強磁性微細構造の作製、(3)磁気特性制御および伝導特性の検討、について研究を行い以下の成果を得た。
1.GeTeベース新規希薄磁性半導体の合成
ほぼ同組成(x〜0.15)の種々の3d遷移金属をドープした薄膜を作製し、磁気特性を調べた結果、Mnに加え、CrおよびFeドープ薄膜において強磁性が得られた。このとき他の強磁性膜に比べ、キャリア濃度の低い、Feドープ膜において最も高いキュリー温度100Kが得られた。
2.相転移による強磁性微細構造の作製
光学顕微鏡に組み込まれた半導体レーザによりa-Ge_<0.7>Mn_<0.3>Te薄膜中への結晶細線の作製を試み、スポット径(1.2μm^2)と同程度の1.0μm幅の結晶細線が得られた。磁化曲線および磁気抵抗曲線から、結晶領域は強磁性となっており、相転移により強磁性結晶構造を作製できることを明らかにした。
3.磁気特性制御および伝導特性の検討
Ge_<1-x>Mn_xTe上へMnTeを成長させることで強磁性半導体層の保磁力の制御を試みた結果、Ge_<0.7>Mn_<0.3>Te/GeTe/Ge_<0.7>Mn_<0.3>Te/MnTe積層膜において選択的磁化反転を示す2段のヒステリシスループを観測した。積層膜における磁気抵抗効果比(電流:膜面内)は、単層膜(0.37%)と比べ、4.9%と1桁大きな値であった。また、同Mn組成でキャリア濃度が10^<19>〜10^<21>cm^<-3>と大きく変化した試料において、キャリア濃度の増加に伴い自発磁化の大きさが増加し、保磁力が低減することを明らかにし、キャリア制御による選択的磁化反転への可能性が得られた。磁気輸送特性から磁気転移について検討を行った結果、臨界指数は平均場近似よりもハイゼンベルグ型に近いことを明かにした。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (29件)

  • [文献書誌] H.Asada: "Growth and magnetic properties of Ge_<1-x>Mn_xTe"Proceeding of the 10^<th> Int.Conf.on Narrow Gap Semiconductors and Related Small Energy Phenomena, Physics and Applications. IPAP Conf.Series2. 268-271 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Fabrication of Ge_<1-x>Mn_xTe ferromagnetic fine structure using phase change technology"Journal of Applied Physics. 89・11. 7389-7391 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Carrier-enhanced ferromagnetism in Ge_<1-x>Mn_xTe"Applied Physics Letters. 80・6. 1013-1015 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Correlation between magnetic properties and carrier concentration in Ge_<1-x>Mn_xTe"Journal of Applied Physics. 91・10. 7502-7504 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Preparation and Characterization of IV-VI Diluted Magnetic Semiconductor Ge_<1-x>Cr_xTe"Journal of Superconductivity : Incorporating Novel Magnetism. 16・1. 71-73 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Ferromagnetic properties of IV-VI diluted magnetic semiconductor Ge_<1-x>Mn_xTe films prepared by radio frequency sputtering"Journal of Applied Physics. 93・7. 4034-4039 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Magnetic properties of IV-VI compound GeTe based diluted magnetic semiconductors"Journal of Applied Physics. 93・10. 7667-7669 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Influence of carrier concentration on magnetic phase transition in Ge_<1-x>Mn_xTe"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Asada, Y.Fukuma, T.Koyanagi: "Growth and magnetic properties of Ge_<1-x>Mn_xTe"Proceeding of the 10^<th> International Conference on Narrow Gap Semiconductors and Related Small Energy Phenomena, Physics and Applications, IPAP Conf.Series. 2. 268-271 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma, H.Asada, N.Nishimura, T.Koyanagi: "Fabrication of Ge_<1-x>Mn_xTe ferromagnetic fine structure using phase change technology"Journal of Applied Physics. Vol.89, No11. 7389-7391 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma, H.Asada, M.Arifuku, T.Koyanagi: "Carrier-enhanced ferromagnetism in Ge_<1-x>Mn_xTe"Applied Physics Letters. Vol.80. 1013-1015 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma, M.Arifuku, H.Asada, T.Koyanagi: "Correlation between magnetic properties and carrier concentration in Ge_<1-x>Mn_xTe"Journal of Applied Physics. Vol.91, No10. 7502-7504 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma, N.Nishimura, F.Odawara, H.Asada, T.Koyanagi: "Preparation and characterization of IV-VI Diluted Magnetic Semiconductor Ge_<1-x>Cr_xTe"Journal of Superconductivity Incorporating Novel Magnetism : Incorporating Novel Magnetism. Vol.16, No.1. 71-73 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma, H.Asada, N.Nishimura, T.Koyanagi: "Ferromagnetic properties of IV-VI diluted magnetic semiconductor Ge_<1-x>Mn_xTe films prepared by radio frequency sputtering"Journal of Applied Physics. Vol.93, No.7. 4034-4039 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma, H.Asada, J.Miyashita, N.Nishimura, T.Koyanagi: "Magnetic properties of IV-VI compound GeTe based diluted magnetic semiconductors"Journal of Applied Physics. Vol.93, No.10. 7667-7669 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma, H.Asada, M.Arifuku, T.Koyanagi: "Influence of carrier concentration on magnetic phase transition in Ge_<1-x>Mn_xTe"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (in Press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Ferromagnetic properties of IV-VI diluted magnetic semiconductor Ge_<1-x>Mn_xTe films prepared by radio frequency sputtering"Journal of Applied Physics. 93・7. 4034-4039 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Magnetic properties of IV-VI compound GeTe based diluted magnetic semiconductors"Journal of Applied Physics. 93・10. 7667-7669 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Influence of carrier concentration on magnetic phase transition in Ge_<1-x>Mn_xTe"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Correlation between magnetic properties and carrier concentration in Ge_<1-x>Mn_xTe"Journal of Applied Physics. 91・10. 7502-7504 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Ferromagnetic properties of IV-VI diluted magnetic semiconductor Ge_<1-x>Mn_xTe films prepared by radio frequency sputtering"Journal of Applied Physics. 93・7(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Magnetic properties of IV-VI compound GeTe based diluted magnetic semiconductors"Journal of Applied Physics. 93・10(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Fukuma: "Preparation and Characterization of IV-VI Diluted Magnetic Semiconductor Ge_<1-x>Cr_xTe"Journal of Superconductivity : Incorporating Novel Magnetism. 16・1(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiro Fukuma: "Carrier-enhanced ferromagnetism in Ge_<1-x>Mn_xTe"Applied Physics Letters. Vol.80. 1013-1015 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hironori Asada: "Growth and magnetic properties of Ge_<1-x>Mn_xTe"Proceeding of the 10^<th> Int. Conf. on Narrow Gap Semiconductors and Related Small Energy Phenomena, Physics and Applicatigns. IPAP Conf. Series 2(invited). 268-271 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiro Fukuma: "Fabrication of Ge_<1-x>Mn_xTe ferromagnetic fine structure usig phase change technology"Journal of Applied Physics. Vol.89・No.11. 7389-7391 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiro Fukuma: "Film growth of Ge_<1-x>Mn_xTe using ionized-cluster beam technique"Physica E. VoL10・No.1-3. 273-277 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] YasuhiroFukuma: "Appearance of ferromagnetism by cristallizing a-Ge_<1-x>Mn_xTe film"Physica E. VoL10・No.1-3. 268-272 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiro Fukuma: "Correlation between magnetic properties and carrier concentration in Ge_<1-x>Mn_xTe"Journal of Applied Physics. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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