| 研究課題/領域番号 |
22K14292
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
山下 尚人 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (50929669)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 反応性スパッタリング / 酸化亜鉛 / 希土類鉄ガーネット / 磁性酸化物 / 応力誘起磁気異方性 / 酸化物半導体 / 垂直磁気異方性 / スピントロニクス / 励起子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子ビット応用が期待される暗励起子の生成と検出を研究する。暗励起子は固体中で電子と正孔が結びついた励起子のうち、光学遷移が禁制され消滅確率の低い長寿命な励起子である。電気的にも光学的にも直接検出不可能のため、発光デバイスおよび光電変換デバイスの研究ではほとんど触れられることのない日陰の存在だったが、その長寿命性から量子ビット応用が期待されている。研究代表者は、スピン角運動量を用いることにより暗励起子を検出可能である考えており、その基盤技術を研究する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、暗励起子スピン流媒体の候補材料である酸化亜鉛に電子スピン偏極を誘起する方法を２通り研究した。まず、遷移金属を添加することにより酸化亜鉛を強磁性とする方法である。非晶質薄膜を熱処理により結晶化させることで、ナノスケールでの不均一な原子密度分布を人工的に形成し、強磁性転移温度を４倍高めることに成功した。次に、垂直磁気異方性を有する希土類鉄ガーネット膜をスパッタリングで作製し、その磁気特性を評価した。これにより、従来考えられていた負イオンによる磁気特性への影響が非常に小さいことを解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
酸化物半導体は、暗励起子デバイス応用が期待される候補材料の一つである。本研究では、コバルト添加酸化亜鉛のナノスケール不均一性を設計し、作製する方法を開発した。これにより転移温度を設計することが可能となった。さらに、大面積成膜可能なオンアクシススパッタリング法によりツリウム鉄ガーネット薄膜を作製できることを示した。高エネルギー負イオン照射が磁気特性を劣化させるという従来の通説にとらわれず、実験結果により他手法と同等の磁気特性を得ることを示した。これより、比較的簡便な反応性スパッタリングが新しい酸化物材料の作製においても有力な手法であることを示した。
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