• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

半導体トンネル磁気抵抗デバイスの基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 14655115
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東京大学

研究代表者

田中 雅明  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2002年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果(TMR) / GaMnAs / 共鳴トンネル効果 / InGaMnAs / 強磁性半導体 / 負のTMR / TMR比の振動 / トンネル磁気抵抗効果 / MnAs / トンネル磁気抵抗デバイス / スピントロニクス / 三端子デバイス / 量子効果デバイス / 分子線エピタキシー / ヘテロ構造 / スピン / 電子スピントロニクスデバイス
研究概要

非磁性半導体や強磁性半導体を量子井戸層として有する強磁性半導体GaMnAs二重障壁強磁性トンネル接合においては、量子サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果(TMR)を組み合わせた新しい様々な機能が実現できると期待される。しかし、共鳴トンネル効果とTMR効果が同時に起こる現象は磁性半導体ヘテロ構造においては未だ明瞭に観測されていない。本研究では、In_<0.4>Ga_<0.6>Asの非磁性量子井戸層を有するGa_<0.94>Mn_<0.06>As(20nm)/AlAs(dnm)/In_<0.4>Ga_<0.6>As(0.42nm)/AlAs(dnm)/Ga_<0.94>Mn_<0.06>As(20nm)二重障壁強磁性トンネル接合を、p型GaAs(001)基板上に分子線エピタキシー法を用いて作製した。測定温度は7.0K、磁場は面内[100]方向に印加し、10mVのバイアス電圧を印加して測定を行ったところ、反平行磁化の時の抵抗が平行磁化の時の抵抗に対して低くなる負のTMRがAlAs膜厚(dnm)が2.07nmおよび1.24nmのときに観測された。さらに、TMR比のAlAs膜厚依存性を測定したところ、TMRがAlAsの膜厚に対して、0%を中心に振動することが分かった。振動の周期は約0.8nmである。このような負のTMRとTMR比の振動が観測されたのは、磁性半導体系では初めてである。
この現象を理解するために、Luttinger Kohn k・p Hamiltonianモデルおよびtransfer matrix法を用いてGaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs RTDにおけるTMRの振る舞いに関する理論計算を行い、実験的に観測されたTMR振動がInGaAs量子井戸における量子サイズ効果に起因することを示唆した。トンネル確率のk_<//>依存性を計算・解析することにより、負のTMRは共鳴トンネル現象が起こるAlAs膜厚よりわずかに薄い膜厚で起こることがわかった。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 文献書誌 (12件)

  • [雑誌論文] Spintronics : Recent Progress and Tomorrow's Challenges (Invited paper)2005

    • 著者名/発表者名
      M.Tanaka
    • 雑誌名

      J.Crystal Growth (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Tunneling magnetoresistance in GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs double-barrier magnetic tunnel junctions2005

    • 著者名/発表者名
      S.Ohya, P-N.Hai, M.Tanaka
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. (印刷中)

    • NAID

      10015555965

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetic Properties and Curie Temperature (〜130K) of Heavily Mn-doped Quaternary Alloy Ferromagnetic Semiconductor (InGaMn) As Grown on InP2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ohya, H.Kobayashi, M.Tanaka
    • 雑誌名

      Physica E21

      ページ: 975-977

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] G.Mahieu, P.Condette, B.Grandidier, J.P.Nys, G.Allan, D.Stievenard, Ph.Ebert, H.Shimizu, M.Tanaka: "Compensation Mechanisms in Low-temperature Grown GaMnAs Investigated by Scanning Tunneling Microscopy"Applied Physics Letters. 82. 712-714 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sugahara, M.Tanaka: "Epitaxial Growth and Magnetic Properties of MnAs/AlAs/MnAs Magnetic Tunnel Junctions on Exact (III)B GaAs Substrates : the Effect of a Ultrathin GaAs Buffer Layer"Journal of Crystal Growth. 251. 317-322 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ohya, H.Kobayashi, M.Tanaka: "Magnetic properties of heavily Mn-doped quaternary alloy magnetic semiconductor (InGaMn)As grown on InP"Applied Physics Letters. 83. 2175-2177 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Tanaka: "Spin-polarized Tunneling in Fully Epitaxial Semiconductor-based Magnetic Tunnel Junctions"Journal of Superconductivity ; Incorporating Novel Magnetism. 16. 241-248 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ohya, H.Yamaguchi, M.Tanaka: "Properties of Quaternary Alloy Magnetic Semiconductor (InGaMn)As Grown on InP"Journal of Superconductivity ; Incorporating Novel Magnetism. 16. 139-142 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sugahara, M.Tanaka: "A Spin-Filter Transistor and Its Applications"Physica. E21. 996-1001 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sugahara, M.Tanaka: "Tunneling Magnetoresistance in Fully Epitaxial MnAs/AlAs/MnAs Ferromagnetic Tunnel Junctions Grown on Vicinal GaAs(111)B Substrates"Applied Physics Letters. Vol.80. 1969-1972 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.M.Nazmul, S.Sugahara, M.Tanaka: "Transport Properties of Mn delta-doped GaAs and the effect of selective doping"Applied Physics Letters. Vol.80. 3020-3022 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Tanaka: "Ferromagnet (MnAs)/III-V Semiconductor Hybrid Structures"Semiconductor Science and Technology. Vol.17, No.4. 327-341 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Tanaka, Y.Higo: "Tunneling magnetoresistance in GaMnAs/AlAs/GaMnAs ferromagnetic semiconductor heterostructures"Physica E. Vol.13. 495-503 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sugahara, M.Tanaka: "Growth Characteristics and Tunneling magnetoresistance of MnAs/AlAs/MnAs Trilayer Heterostructures Grown on Vicinal GaAs (111)B Substrates"Physica E. Vol.13. 582-588 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shimizu, M.Tanaka: "Quantum size effect and ferromagnetic ordering in ultrathin GaMnAs/AlAs heterostructures"Journal of Applied Physics. Vol.91. 7487-7489 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

URL: 

公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi