Mn-GaAs系二次元構造制御による新奇強磁性物質の創製と磁性発現機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22360020
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 中村 淳 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (50277836)
• 研究分担者: 大竹 晃浩 物質材料研究機構, 量子ドットセンター, 主幹研究員 (30267398)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2011年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2010年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: III-V族化合物半導体表面 / 初期吸着構造 / 第一原理計算 / 電子回折法 / 強磁性 / Ｍｎ原子ワイヤ / 走査トンネル顕微鏡 / Mn原子ワイヤ / GaAs表面

研究概要

原子レベル結晶成長技術と精緻な第一原理電子状態計算を駆使し、GaAs表面におけるMnの成長素過程を詳細に明らかにした。最表面に吸着したMn原子は、As-rich条件下においては表面第二層のGa原子位置を優先的に置換し、表面のAsが少ない条件では格子間位置に組み込まれることが明らかとなった。希薄磁性半導体薄膜を実現するためには、Gaを優先的に置換する必要があり、本研究により、その必要条件が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Controlled incorporation of Mn in GaAs: Role of surface reconstructions (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Ohtake, Atsushi Hagiwara, and Jun Nakamura
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B 87 号: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.165301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of a single molecular layer of MnAs on GaAs(110) (2013)
  • 著者名/発表者名: Motoi Hirayama, Akiko Natori, and JunNakamura
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B 87 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.075428
  • 査読あり
• [学会発表] STM測定と第一原理計算によるGaAs-c(4×4)α,βの電子構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加来滋、中村淳、吉野淳二
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] A kihiro Ohtake, and Jun Nakamura: Incorporation of Cr or Mn at the GaAs(001)-c(4x4)a surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Okukita, Atsushi Hagiwara
  • 学会等名: 40th Conference on the Physics&Chemistry of Surfaces&Interfaces(PCSI-41)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2013-01-21
• [学会発表] Atomic Arrangements and structural stability of the Mn adsorbed GaAs(001) surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Hagiwara, Akihiro Ohtake, and Jun Nakamura
  • 学会等名: American Vacuum Society 59th International Symposium & Exhibition (AVS-59)
  • 発表場所: Tampa, USA
  • 年月日: 2012-10-30
• [学会発表] Structural stability and electronic states of Cr or Mn on GaAs(001)-c(4x4) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Okukita and Jun Nakamura
  • 学会等名: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2012)
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] Initial stage of heteroepitaxy on GaAs(001): adsorbate-induced surface reconstructions (2012)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Ohtake
  • 学会等名: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2012)
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Initial stage of heteroepitaxy on GaAs(001): adsorbate-induced surface reconstructions (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Ohtake
  • 学会等名: The Seventeenth International Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: Nara
  • 招待講演
• [学会発表] GaAs(001)-(2x2)Mn表面の原子配列と電子状態評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野雄介、大竹晃浩、平山基、中村淳
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Mn-induced surface reconstructions on GaAs(001) (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Ohtake, Motoi Hirayama, Yusuke Kanno, and Jun Nakamura
  • 学会等名: 38th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS-38)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2011-05-03
• [学会発表] Mn-induced surface reconstructions on GaAs(001) (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Ohtake, M.Hirayama, Y.Kanno, J.Nakamura
  • 学会等名: 38th International Symposiutm on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2011-05-03
• [学会発表] Mn吸着(2x2)-GaAs(001)表面構造および電子状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野雄介、大竹晃浩、中村淳
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 西宮
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Mn吸着GaAs(001)表面の原子配列 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大竹晃浩、萩原敦、中村淳
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Structural stability and electronic states of Cr or Mn on GaAs(001)-c(4x4)
  • 著者名/発表者名: K.Okukita
  • 学会等名: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2012)
  • 発表場所: Nara
• [学会発表] Atomic Arrangements and structural stability of the Mn adsorbed GaAs(001) surfaces
  • 著者名/発表者名: A.Hagiwara
  • 学会等名: American Vacuum Society 59th International Symposium & Exhibition (AVS-59)
  • 発表場所: Tampa, USA
• [学会発表] Incorporation of Cr or Mn at the GaAs(001)-c(4x4)a surface
  • 著者名/発表者名: K.Okukita
  • 学会等名: 40th Conference on the Physics & Chemistry of Surfaces & Interfaces (PCSI-40)
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] Mn吸着GaAs(001)表面の原子配列
  • 著者名/発表者名: 大竹晃浩
  • 学会等名: 第７３会応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] STM測定と第一原理計算によるGaAs-c(4×4)α,βの電子構造解析
  • 著者名/発表者名: 加来滋
  • 学会等名: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木