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スピン偏極STMによる磁性半導体の磁性発現機構の解明と磁性ナノ構造作製への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K04874
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ナノ構造物理
研究機関筑波大学

研究代表者

金澤 研  筑波大学, 数理物質系, 助教 (60455920)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードスピントロニクス / 磁性半導体 / 走査プローブ顕微鏡 / 表面物理 / 分子線エピタキシー / 表面・界面物性 / 分子線エピタキシー法 / スピンエレクトロニクス / ナノ材料 / 半導体物性
研究成果の概要

本課題では、半導体スピントロニクスへの応用が期待される希薄磁性半導体の強磁性メカニズムを明らかにするという目的で、スピン偏極走査トンネル顕微鏡 (SP-STM) を用いてZnTe(110)表面上に吸着した磁性元素CrおよびFeの局所電子状態の観察を目的として研究を行った。
特にCrを対象とした研究結果として、表面上に吸着したCrはZnTeのZnサイトを置換して存在すること、ならびに、[110]方向の最近接サイトに隣接するCr間には強磁性相互作用が働くことによってそのSTM像が孤立Crよりも明るくなることを実験及び理論計算を組み合わせることで明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、未だにその磁性の起源について未知な部分が多い磁性半導体特に(Zn,Cr)Teを対象として、スピン偏極走査トンネル顕微鏡 (SP-STM)を用いてドーパント周りの局所電子状態を調べ、磁性ドーパントにはたらく磁性相互作用の詳細を明らかにし、ボトムアップ型の新規ナノ磁気工学の構築に向けた知見を得た。さらに、今後、SP-STMにより、孤立および隣接吸着した磁性ドーパント周りの局所的なスピン偏極状態を原子スケールで観察することで、その磁気特性の起源を明らかにすることができると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of nitrogen acceptor co-doping on the structural and magnetic properties of (Zn,Fe) Te2019

    • 著者名/発表者名
      Indrajit Saha, Takuma Nakamura, Ken Kanazawa, Hiroaki Nitani, Masanori Mitome, Shinji Kuroda
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 511 ページ: 42-47

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2019.01.026

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and magnetic properties of (Zn,Fe)Te thin films grown by MBE under Zn-rich flux condition2017

    • 著者名/発表者名
      Takuma Nakamura, Yu Sugimura, Takeru Domon, Satoshi Ishitsuka, Ken Kanazawa, Hironori Ofuchi, Shinji Kuroda
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 印刷中 ページ: 123-126

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.12.030

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Attractive Interaction between Mn Atoms on GaAs(110) Surface Observed by Scanning Tunneling Microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taninaka, Shoji Yoshida, Ken Kanazawa, Eiko Hayaki, Osamu Takeuchi, Hidemi Shigekawa
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 ページ: 12118-12122

    • NAID

      120007135303

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] STM Study of 3d Transition Metal Atoms Adsorbed on ZnTe(110) Surface2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Kanazawa, Shoji Yoshida, Hidemi Shigekawa and Shinji Kuroda
    • 学会等名
      ACSIN-14 & ICSPM26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MBE法により成長したFeドープ閃亜鉛鉱型MnTe薄膜の 磁気特性・構造特性の成長温度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 象二郎、金澤 研、黒田 眞司
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effect of nitrogen co-doping on the magnetic and structural properties of (Zn,Fe)Te2018

    • 著者名/発表者名
      Indrajit Saha, Takuma Nakamura, Ken Kanazawa, Hiroaki Nitani, Masanori Mitome, Shinji Kuroda
    • 学会等名
      20th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MBE法によるFeドープ閃亜鉛鉱型MnTe薄膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 象二郎, 金澤 研, 黒田 眞司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 希薄磁性半導体(Zn,Fe)TeにおけるFe凝集領域の形成と磁化特性2018

    • 著者名/発表者名
      中邨 拓馬, 杉村 悠, 金澤 研, 黒田 眞司, 三留 正則, 板東 義雄, 仁谷 浩明, Bastin Bonef
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Fe添加した閃亜鉛鉱型MnTe薄膜のMBE成長と磁化特性2017

    • 著者名/発表者名
      金澤 研, 山本 一理, 加藤 象二郎, 黒田 眞司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] STM/STS study on electronic states of magnetic impurity Cr atoms adsorbed on ZnTe(110) surface2016

    • 著者名/発表者名
      Ken Kanazawa, Shoji Yoshida, Hidemi Shigekawa, Shinji Kuroda
    • 学会等名
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM24)
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター (Hawaii, USA)
    • 年月日
      2016-12-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Attractive interaction of Mn Atoms on the GaAs(110) Surface Observed by Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Eiko Hayaki, Atsushi Taninaka, Shoji Yoshida, Ken Kanazawa, Osamu Takeuchi, Hidemi Shigekawa
    • 学会等名
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM24)
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター (Hawaii, USA)
    • 年月日
      2016-12-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MBE成長した三元遷移金属化合物(Cr,Fe)1-δTe薄膜の結晶構造と磁化特性2016

    • 著者名/発表者名
      鶴岡英晃, 金澤研, 黒田眞司
    • 学会等名
      第21回 半導体におけるスピン工学の基礎と応用
    • 発表場所
      北海道大学 学術交流会館 (北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Post-annealing on Magnetic Properties of Ternary Transition-metal Chalcogenide (Cr,Fe)1-δTe thin films grown by MBE2016

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tsuruoka, Ken Kanazawa,Shinji Kuroda
    • 学会等名
      2016 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2016)
    • 発表場所
      つくば国際会議場 (茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MBE成長した三元化合物(Cr,Fe)Te薄膜へのアニール処理の効果2016

    • 著者名/発表者名
      鶴岡英晃, 金澤研, 黒田眞司
    • 学会等名
      2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ (新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] STM/STS study of impurity states induced by Cr atoms adsorbed on ZnTe(110) surface2016

    • 著者名/発表者名
      Ken Kanazawa, Shoji Yoshida, Hidemi Shigekawa, Shinji Kuroda
    • 学会等名
      9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Solids (PASPS9)
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center (兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 筑波大学 数理物質科学研究科 物性分子工学専攻黒田研究室HP

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~kuroda_lab/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 筑波大学 研究者総覧

    • URL

      http://www.trios.tsukuba.ac.jp/researcher/0000000759

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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