円偏光受光・発光スピントロニクス半導体素子の基礎研究

• 研究課題/領域番号: 17206002
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 宗片 比呂夫 東京工業大学, 大学院・理工学研科, 教授 (60270922)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 49,400千円 (直接経費: 38,000千円、間接経費: 11,400千円); 2008年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2007年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2006年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2005年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: 円偏光 / スピン / フォトダイオード / 発光ダイオード / 磁化才差運動 / LED / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性半導体

研究概要

円偏光度の電気的検出機能を備えた半導体へテロ構造フォトダイオードの作製と評価、磁場印加不要な環境で円偏光を発する機能を備えた端面型スピン発光ダイオードの作製と評価、および、磁化の光誘起才差運動の実験的機構解明に関する成果を述べる.いづれの成果も、光とスピンを用いて初めて創出可能な新機能「スピンフォトニクス」の大事な芽である.

研究成果

• [雑誌論文] SemiconductorWaveguide Optical Isolator IncorporatingFerromagnetic Epitaxial MnSb for TemperatureOperation (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, Y. Ogawa, H. Shimizu, H. Munekata and Y. Nakano
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 1 ページ: 0220021-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of layer thickness on magnetism and electrical conduction in ferromagnetic (In, Mn)As/GaSb heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nose, T. Schallenberg and H. Munekata
  • 雑誌名: Springer Proceedings in Physics 119 ページ: 23-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced Precession of Magnetization in Ferromagnetic (Ga, Mn)As (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Hashimoto, S. Kobayashi and H. Munekata
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 100 ページ: 0672021-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiconductor Waveguide Optical Isolator Incorporating Ferromagnetic Epitaxial MnSb for Temperature Operation (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, Y. Ogawa, H. Shimizu, H. Munekata, Y. Nakano
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express. 1 ページ: 0220021-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of layer thickness on magnetism and electrical conduction in ferromagnetic (In, Mn)As/GaSb heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nose, T. Schallenberg, H. Munekata
  • 雑誌名: Springer Proceedings in Physics 119 ページ: 23-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesoscopic conductance effects in InMnAs structures (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Lee and A. Trionfi, T. Schallenberg, H. Munekata and D. Natelson
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 90 ページ: 0321051-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of terahertz emission from InMnAs (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Zhan, J. Deibel, J. Laib, C. Sun, J. Kono, D.M. Mittleman, and H. Munekata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 90 ページ: 0121031-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesoscopic conductance effects in IrMnAs structures (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Lee and A. Trionfi, T. Schallenberg, H. Munekata, and D. Natelson,
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 90 ページ: 0321051-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of terahertz emission from InMnAs (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Zhan, J. Deibel, J. Laib, C. Sun, J. Kono, and D.M. Mittleman, and H. Munekata
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 90 ページ: 0121031-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of high-Tc ferromagnetic(In,Mn)As with strongly As-rich conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Schallenberg and H. Munekata
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 301/302 ページ: 623-626
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of spin voltaic effect in a p-n heterojunction (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo, J. Hayafuji and H. Munekata
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Consideration and detection of spin-dependent transport across semiconductor heterojunction (2006)
  • 著者名/発表者名: J. Hayafuji, T. Kondo and H. Munekata
  • 雑誌名: physica status solidi c 3 ページ: 4196-4199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of ferromagnetic (In, Mn)As with a high Curie temperature of 90 K (2006)
  • 著者名/発表者名: Schallenberg and H. Munekata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 89 ページ: 0425071-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferromagnetic resonance study of magnetization relaxation in GaMnAs (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. H. Matsuda, A. Oiwa, K. Tanaka, H. Munekata
  • 雑誌名: Physica B376-377 ページ: 668-671
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光による電荷・スピン注入に基づく磁化の制御 (2006)
  • 著者名/発表者名: 宗片比呂夫、大岩顕
  • 雑誌名: まぐね 1 ページ: 100-107
  • NAID: 10017965793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of sin voltaic effect in a p -n heterojunction (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Kondo, J.Hayafuji, H.Munekata
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied Physics(Express Letter) 45
• [雑誌論文] Preparation of ferromagnetic (In, Mn) As with a high Curie temperature of 90 K (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Schallenberg, H.Munekata
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 89 ページ: 0425071-3
• [雑誌論文] Consideration and Detection of Spin-Dependent Transport Across Semiconductor Heterojunction (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Hayafuji, T.Kondo, H.Munetake
  • 雑誌名: Physica status solidi(c) 3 ページ: 4196-4199
• [雑誌論文] Light-induced precession of ferromagnetically coupled Mn spins in ferromagnetic (Ga,Mn)As (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Takeuchi, A.Oiwa, K.Nomura, T.Kondo, H.Munekata
  • 雑誌名: Physica status solidi(c) 3 ページ: 4267-4270
• [雑誌論文] 光による電荷・スピン注入に基づく磁化の制御 (2006)
  • 著者名/発表者名: 宗片比呂夫, 大岩顕
  • 雑誌名: まぐね(応用磁気学会誌) 1(No.3) ページ: 100-107
  • NAID: 10017965793
• [雑誌論文] Ultrafast Magneto-Optics in Ferromagnetic III-V Semiconductors (Topical Review) (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Wang, C.Sun, Y.Hashimoto, J.Kono, G.A.Khodaparast, L.Crywinski, L.J.Shan, G.D.Sanders, C.J.Stanton, H.Munekata
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 18
• [雑誌論文] Investigation of photoluminescence in GaAs quantum well coupled with a ferromagnetic semiconductor layer of (Ga, Mn)As (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka and H. Munekata
  • 雑誌名: PhysicaE 29 ページ: 570-573
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Quenching of Ferromagnetism in InMnAs Induced by Instense Laser Irradiation (2005)
  • 著者名/発表者名: J. Wang, C. Sun, J. Kono, A. Oiwa, H. Munekata, L. Cywinski and L. J. Sham
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 95 ページ: 1674011-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] スピン素子 : 偏光を情報処理に活用 (2005)
  • 著者名/発表者名: 宗片比呂夫
  • 雑誌名: 日経マイクロエレクトロニクス 8 ページ: 58-59
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin dependent carrier transport across nonmagnetic p-n heterojunction ; the first step for the realization of circular polarized photodiodes (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Hayafuji, T.Kondo, H.Munekata
  • 雑誌名: Inst.Phys.Conf.Ser. No.184, ページ: 127-130
• [雑誌論文] Investigation of photoluminescence in GaAs quantum well coupled with a ferromagnetic semiconductor layer of (Ga,Mn)As (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka, H.Munekata
  • 雑誌名: Physica E 29 ページ: 570-573
• [雑誌論文] Propagation coherent acoustic phonon wave packets in In_xMn_<1-x>As/GaSb (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Wang, Y.Hashimoto, J.Kono, A.Oiwa, H.Munekata, G.D.Sanders, C.J.Stanton
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72
• [雑誌論文] Magnetization Reversal by Electrical Spin Injection in Ferromagnetic (Ga,Mn)As-Based Magnetic Tunnel Junctions (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Moriya, K.Hamaya, A.Oiwa, H.Munekata
  • 雑誌名: J.Superconductivity : Incorporating Novel Magnetism 18 ページ: 3-8
• [雑誌論文] High-energy spectroscopic study of the III-V nitride-based diluted magnetic semiconductor Ga_<1-x>Mn_xN (2005)
  • 著者名/発表者名: J.I.Hwang, T.Mizokawa, A.Fujimori, J.Okamoto, A.Tanaka, T.Kondo, H.Munekata, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72
• [雑誌論文] Optical manipulation of coupled spins in magnetic semiconductor systems : A path toward spin optoelectronics (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Munekata
  • 雑誌名: Physics E 29 ページ: 475-481
• [学会発表] MnSb-GaAs Spin-LED の作製と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 照井亘瑠, 半那拓, 宗片比呂夫
  • 学会等名: 第56回応物関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] Observation of Out-of-Plane Spin Injection from MnSb/GaAs spin-LED (2008)
  • 著者名/発表者名: W. Terui AND H. Munekata
  • 学会等名: The 2008 Intern'l Conf. on Solid State Devices and Materials (Sept. 25th, 2008, Tsukuba)
  • 発表場所: Extended Abstract
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] Observation of Out-of-Plane Spin Injection from MnSb/GaAs spin-LED (2008)
  • 著者名/発表者名: W.Terui, H. Munekata
  • 学会等名: The 2008 Intern'1 Conf. on Solid State Devices, Materials
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] spin transport across indirect gap barriers in GaAs-AlGaAs heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Gyoda, J. Hayafuji, M. Yarimizu, W. Terui, S. Sugahara, H. Munekata
  • 学会等名: The 2008 Intern'1 Conf. on Solid State Devices, Materials, Extended Abstract
  • 発表場所: uba, Japan
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] Spin transport across depletion region and energy barriers in GaAs-AlGaAs heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Munekata, J. Hayafuji, Y. Gyoda, M. Yarimizu, W. Terui, S. Sugahara
  • 学会等名: 5th Intern'1 Conf. on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS-V)
  • 発表場所: Foz do Iguasu, Parana Brazil
  • 年月日: 2008-08-05
• [学会発表] 光とスピンの科学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宗片 比呂夫
  • 学会等名: 第45回茅コンファレンス
  • 発表場所: 長野市
  • 年月日: 2007-08-20
• [図書] Concepts in Spin Electronics (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Munekata, Oxford Sci. Publications, Oxford
  • 総ページ数: 398
  • 出版者: edited by S. Maekawa
• [図書] Optical Phenomena in Magnetic Semiconductors (Chapter 1,p.1-p.42) in "Concepts in Spin Electronics", edited by S. Maekawa (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Munekata
  • 総ページ数: 398
  • 出版者: Oxford Science Publications, Oxford
• [図書] Concepts in Spin Electronics(ed.by S.Maekawa) (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Munekata
  • 総ページ数: 398
  • 出版者: Oxford Science Publications
• [図書] スピントロニクスの基礎と最前線(猪俣浩一郎監修) (2005)
  • 著者名/発表者名: 宗片比呂夫
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.isl.titech.ac.jp/~munelab/
• [備考]
  • URL: http://www.isl.titech.ac.jp/~munelab/
• [備考]
  • URL: http://www.isl.titech.ac.jp/~munelab/
• [産業財産権] p-i-n 型円偏光変調発光半導体素子およびレーザ素子 (2006)
  • 発明者名: 田中健一郎, 宗片比呂夫
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 出願年月日: 2006-01-26
  • 外国