| 研究課題/領域番号 |
14076214
|
|---|
| 研究種目 |
特定領域研究
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 審査区分 |
理工系
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
白井 正文 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70221306)
|
|---|
| 研究分担者 |
三浦 良雄 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10361198)
長尾 和多和 (長尾 和多加) 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (00361197)
吉田 博 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30133929)
佐藤 和則 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (60379097)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2002 – 2005
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
|
| 配分額 *注記 |
42,900千円 (直接経費: 42,900千円)
2005年度: 10,600千円 (直接経費: 10,600千円)
2004年度: 11,500千円 (直接経費: 11,500千円)
2003年度: 10,800千円 (直接経費: 10,800千円)
2002年度: 10,000千円 (直接経費: 10,000千円)
|
|---|
| キーワード | スピントニクス / マテリアルデザイン / 第一原理計算 / 希薄磁性半導体 / 強磁性転移温度 / ハーフメタル / スピン偏極率 / ヘテロ接合界面 / スピントロニクス / 相分離 / 自己相互作用補正 / 格子欠陥 / スピン注入 / ナノスピンプローブ / 高スピン偏極強磁性体 / トンネル磁気抵抗効果 / 透明強磁性半導体 / 円偏光発光デバイス |
|---|
| 研究概要 |
1.光-スピントロニクスデバイス応用に適している窒化ガリウムや酸化亜鉛などワイドギャップ半導体をベースとした希薄磁性半導体を、電子状態の第一原理計算に基づいて理論設計した。
(1)希薄磁性半導体の強磁性発現機構を理解するには、母体半導体の価電子バンドとドープされた磁性原子の3d軌道の相対的なエネルギー位置関係や混成の程度を考慮することが重要である。
(2)希薄磁性半導体における局在スピン間にはたらく交換相互作用の原子間距離依存性を計算し、強磁性転移温度を精度よく評価した。ワイドギャップ半導体では局在スピン間の交換相互作用が比較的短距離で減衰するため、室温での強磁性発現は困難である。
(3)希薄磁性半導体中の磁性原子間に引力的相互作用がはたらくことにより、顕著な磁性原子の不均一分布を形成する。こうして形成された磁性原子クラスタが示す磁性が実験的に観測されている可能性がある。
(4)希薄磁性半導体に非磁性元素を同時ドーピングすることにより、強磁性転移温度の向上が期待できる。
(5)半導体に非磁性元素をドープすることにより強磁性を発現する可能性がある。
2.トンネル磁気抵抗素子やスピントランジスタの性能向上に不可欠な高スピン偏極強磁性材料(ハーフメタル)を、電子状態の第一原理計算に基づいて理論設計した。
(1)閃亜鉛鉱型クロム化合物は半導体との整合性が良くスピントロニクス応用に適したハーフメタルである。
(2)ホイスラー合金における原子配列不規則性の影響を理論的に検証した。特定の(B2型)不規則構造ではスピン偏極率の顕著な低下が生じない。
(3)ハーフメタルと半導体のヘテロ接合の電子状態を第一原理計算した。ホイスラー合金では(110)界面において、閃亜鉛鉱型クロム化合物では面方位によらず高スピン偏極率がヘテロ接合界面に至るまで保持される。
|
