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FeベースIII-V族強磁性半導体によるスピントロニクス材料とデバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15F15362
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
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(工学部), 教授 (30192636)

研究分担者 NGUYEN TU  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2015-11-09 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
キーワードスピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ半導体 / (In,Fe)As / (Ga1-x,Fex)Sb / (In1-x,Fex)Sb / キュリー温度 / 狭ギャップ強磁性半導体 / スピントロニクス / (Ga,Fe)Sb / 強磁性転移温度 / ヘテロ構造
研究実績の概要

前年度に続き、次世代電子材料として期待される新しい強磁性半導体とデバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の科学的課題を豊富に与えるとともに次世代スピントロニクス・デバイスを担う材料として期待されている。このような強磁性半導体を含むヘテロ構造およびヘテロ構造の物質設計と作製を行った。
1) n型強磁性半導体(In,Fe)Sbを作製し、この材料ではTCが335 Kに達し、室温での異常ホール効果が大きく現在最も感度の良いInSbの正常ホール効果によるセンサーよりも感度が良いセンサーデバイスが作製可能であることを示した。
2) n型強磁性半導体(In,Fe)Sbをチャネルとする電界効果トランジスタを作製し、ゲート電界によって電子濃度を変調し、キュリー温度を変調できることを示した。これにより、電子誘起強磁性半導体であることを示した。ただし、電子濃度に依存しない強磁性秩序の寄与もありこれが近接Fe原子間の強磁性的超交換相互作用である可能性を示した。
3) 本研究によって、n型とp型の両方で室温以上のTCをもつIII-V族強磁性半導体を作製できることを示した。強磁性発現機構として、Fe d-準位とホストIII-V族半導体の価電子帯端あるいは伝導帯端が近い時に強磁性が発現しやすくTcも上がるという、共鳴バンドモデルがよく当てはまることを示した。これによって半導体における強磁性発現機構の統一的理解に大きく貢献した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 15件、 招待講演 11件) 備考 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Electrical control of ferromagnetism in the n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)Sb with high Curie temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 112 号: 12 ページ: 122409-122409

    • DOI

      10.1063/1.5022828

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-temperature ferromagnetism in heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga, Fe) Sb2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 108 号: 19 ページ: 192401-192401

    • DOI

      10.1063/1.4948692

    • 説明
      【掲載確定】 印刷中
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Fe-based narrow-gap ferromagnetic semiconductors: New materials for high-performance spintronic devices2018

    • 著者名/発表者名
      Le Duc Anh, Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      第9回低温センター研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] XMCDによるFeドープ強磁性半導体の磁化過程の研究2018

    • 著者名/発表者名
      坂本祥哉、Le Duc Anh、Nguyen Thanh Tu、Pham Nam Hai、竹田幸治、小林正起、中根了昌、芝田悟朗、若林勇希、高橋文雄、野中洋亮、池田啓祐、池震棟、万宇軒、鈴木雅弘、斎藤祐児、山上浩志、小出常晴、田中雅明、藤森淳
    • 学会等名
      「スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Spin-dependent thermoelectric effects in (In,Fe)Sb ferromagnetic semiconductor2018

    • 著者名/発表者名
      Bui Cong Tinh, Christina Garcia, Nguyen Thanh Tu, Masaaki Tanaka, Pham Nam Hai
    • 学会等名
      「スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electrical control of ferromagnetism in the n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)Sb with high Curie temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      65th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Magneto-thermopower in Ferromagnetic Semiconductor In1-xFexSb2018

    • 著者名/発表者名
      Cong Tinh Bui, Christina Garcia, Nguyen Thanh Tu, Masaaki Tanaka, Pham Nam Hai
    • 学会等名
      65th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Recent progress and topics in semiconductor spintronics and ferromagnetic semiconductors2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tanaka (invited)
    • 学会等名
      Sweden-Japan International workshop on Quantum Nanophysics and Nanoelectronics
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2017-03-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent topics in semiconductor spintronics and ferromagnetic semiconductors2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tanaka (invited)
    • 学会等名
      Spintronics and Core-to-Core Workshop 2017
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2017-03-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-temperature ferromagnetism in a new n-type Fe-doped ferromagnetic semiconductor (In,Fe)Sb2017

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      64th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-temperature ferromagnetism in n-type and p-type Fe-doped ferromagnetic semiconductors2017

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      9th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (Spintech IX)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fe-based narrow-gap ferromagnetic semiconductor: New materials for high-performance spintronic devices2017

    • 著者名/発表者名
      Le Duc Anh, Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fe-doped ferromagnetic semiconductors for high-performance semiconductor spin devices2017

    • 著者名/発表者名
      Pham Nam Hai, Tomohiro Ostuka, Munehiko Yoshida, Nguyen Thanh Tu, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      29th International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Control of Ferromagnetism and Transport by Material Growth and Wavefunction Engineering in Ferromagnetic Semiconductors and Heterostructures2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      Spintronics X, Symposium: OP17N SPIE Nanoscience + Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 狭ギャップ強磁性半導体とヘテロ構造の作製と機能物性2017

    • 著者名/発表者名
      レデゥックアイン、グエンタントゥ、ファムナムハイ、田中雅明
    • 学会等名
      第1回CSRN-Tokyo Workshop 2017「新しいスピントロニクス機能材料の開発とその物性制御」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強磁性半導体とスピントロニクスの新しい展開2016

    • 著者名/発表者名
      田中雅明(招待講演)
    • 学会等名
      「量子コミュニティ」シンポジウム
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress in Spintronics with Ferromagnetic Semiconductors: Control of Ferromagnetism by Wavefunction Engineering2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tanaka, Le Duc Anh, Nguyen Thanh Tu, and Pham Nam Hai (Invited, Keynote presentation)
    • 学会等名
      13th Asian-Pacific Physics Conference and 22nd Australian Institute of Physics Congress (APPC-AIP)
    • 発表場所
      risbane, Australia
    • 年月日
      2016-12-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-performance Fe-doped ferromagnetic semiconductors2016

    • 著者名/発表者名
      Pham Nam Hai, Le Duc Anh, Nguyen Thanh Tu, Masaaki Tanaka (invited)
    • 学会等名
      International Workshop on Advanced Materials and Nanotechnology 2016 (IWAMN 2016)
    • 発表場所
      Ha Noi, Vietnam
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress in Ferromagnetic Semiconductors and Heterostructures: Control of Ferromagnetism by Material Growth and Wavefunction Engineering2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tanaka, Le Duc Anh, Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Shinobu Ohya (invited)
    • 学会等名
      EU-JAPAN Workshop on Computational Materials Design and Realization for Spintronics, Moltronics, Quantronics, Superconductivity and Topotronics
    • 発表場所
      Julich, Germany
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Temperature Ferromagnetism in Heavily Fe-doped Ferromagnetic Semiconductor (Ga,Fe)Sb2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      19th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • 発表場所
      Montpelier, France
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Temperature Ferromagnetism in Heavily Fe-doped Ferromagnetic Semiconductor (Ga,Fe)Sb2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Solids
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Epitaxial Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures: Control of Ferromagnetism by Wavefunction Engineering2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tanaka (invited)
    • 学会等名
      18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-temperature ferromagnetism in heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      The 43rd International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS), 2016 Compound Semiconductor Week (CSW2016)
    • 発表場所
      Toyama, Japan
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-temperature ferromagnetism in heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      The 43rd International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-temperature ferromagnetism in heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb2015

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka
    • 学会等名
      20th Conf. on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS-20), Tohoku University of Tokyo, December 3-4, 2015.
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 田中・大矢・中根研究室

    • URL

      http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] スピントロニクス学術連携研究教育センター

    • URL

      http://www.csrn.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 発表論文 田中・大矢・中根研究室

    • URL

      http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp/publication.ja.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 研究活動 田中・大矢・中根研究室

    • URL

      http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp/activities.ja.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] スーパー高感度異常ホール効果磁気センサー2017

    • 発明者名
      ファムナムハイ、田中雅明、グエンタントゥ
    • 権利者名
      ファムナムハイ、田中雅明、グエンタントゥ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-109044
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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