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スピノーダル分解を利用した新規スピントロニクス材料及びデバイス応用に関する研究

公募研究

研究領域コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス
研究課題/領域番号 23104508
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

周 逸凱  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60346179)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2012年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2011年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードスピンエレクトロニクス / 半導体物性 / MBE / ナノ材料 / 結晶工学
研究実績の概要

理論研究グループの半導体ナノスピントロニクス材料のデザインの検証並びにナノスピンメモリデバイスの実現を狙いとして、スピノーダル分解を利用し、GaDyN、GaCrN、GaGdNというスピントロニクス材料による自己形成縦型ナノ量子細線、量子井戸構造の物性評価、また、スピンメモリデバイスの試作を行う。本研究の遂行にあたり、理論研究グループと情報交換し、研究目的の達成を図る。。
GaGdNでの自己形成縦型ナノ細線構造作製及びGdの高濃度添加実現に向けて分子線エピタキシー(MBE)装置を用いて成長、作製及び評価を行った。高濃度のGdをGaNなのロッドに添加すると、横方向の成長モードが促進され、GaGdNナノロッドの直径が太くなる傾向があり、濃度を更に高くなると、連続膜化してしまう。この問題を克服するために、GaGdNナノロッドにGaN層を混じって成長すると、高濃度のGdが添加できた。つまり、GaGdN/GaNナノロッドを作製すれば、高濃度のGd添加が実現できる。また、GaGdN単層膜構造の研究では、スピノーダル分解に起因とする自然超格子の形成が確認できた。自然超格子の形成により、より強い室温強磁性が観察され、吉田佐藤理論を用いることで、この現象を解釈できた。更に、量子井戸構造中のスピノーダル分解を注目し、GaGdN/AlGaN多重量子井戸(MQW)を作製した。磁性元素Gdを添加した量子井戸からスピンメモリデバイスの作製に大変重要な巨大磁気光学効果を発見した。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Large magneto-optical effect in low-temperature-grown GaCrN and GaCrN:Si2012

    • 著者名/発表者名
      Y. K. Zhou, P. H. Fan, S. Emura, S. Hasegawa, and H. Asahi
    • 雑誌名

      Phys. Stat. Sol. (c)

      巻: 9 (3-4) 号: 3-4 ページ: 719-722

    • DOI

      10.1002/pssc.201100504

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of large Zeeman splitting in GaGdN/AlGaN ferromagnetic semiconductor double quantum well superlattices2012

    • 著者名/発表者名
      Yi Kai Zhou
    • 雑誌名

      Solid State Commun.

      巻: 152 号: 14 ページ: 1270-1273

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2012.02.026

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GaGdN/AlGaN multiple quantum disks grown by RF-plasma-assisted molecular-beam epitaxy2011

    • 著者名/発表者名
      H.Tambo
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi A

      巻: 208 号: 7 ページ: 1576-1578

    • DOI

      10.1002/pssa.201000928

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of Gd-doped InGaN/GaN multiple quantum wells and their characterization2011

    • 著者名/発表者名
      S.Hasegawa
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi C

      巻: 8 号: 7-8 ページ: 2047-2049

    • DOI

      10.1002/pssc.201001022

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large magneto-optical effect in low-temperature-grown GaDyN2011

    • 著者名/発表者名
      Y.K.Zhou
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi C

      巻: 8 号: 7-8 ページ: 2173-2175

    • DOI

      10.1002/pssc.201001021

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence from exciton-polarons in GaGdN/AlGaN multiquantum wells2011

    • 著者名/発表者名
      M.Almokhtar
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Condensed Matters

      巻: 23 号: 32 ページ: 325802-325802

    • DOI

      10.1088/0953-8984/23/32/325802

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature molecular beam epitaxy growth and properties of GaGdN nanorods2011

    • 著者名/発表者名
      H.Tambo
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 323 号: 1 ページ: 323-325

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2010.10.003

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of large Zeeman splitting in GaGdN/AlGaN ferromagnetic semiconductor double quantum well superlattices2011

    • 著者名/発表者名
      Y.K.Zhou, M.Almokhtarl, H.Kubo, N.Mori, S.Emura, S.Hasegawa, H.Asahi
    • 雑誌名

      Solid State Commun

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Novel properties in GaN-based ferromagnetic semiconductor quantum wells2012

    • 著者名/発表者名
      Y. K. Zhou
    • 学会等名
      Villa Conference on Energy, Materials, and Nanotechnology 2012
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2012-04-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Large magneto-optical effect in low-temperature-grown GaCrN and GaCrN:Si2011

    • 著者名/発表者名
      Y.K.Zhou, S.Emura, S.Hasegawa, H.Asahi
    • 学会等名
      9th International Conference on Nitride Semicond uctors
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 年月日
      2011-07-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Large Zeeman splitting in GaGdN/AlGaN magnetic semiconductor double quantum well superlattices2011

    • 著者名/発表者名
      Y.K.Zhou, M.Almokhtar, H.Kubo, N.Mori, S.Emura, S.Hasegawa, H.Asahi
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors
    • 発表場所
      Mie, Japan
    • 年月日
      2011-05-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Growth and characterization of GaN-based dilute magnetic semicondcutors and their nanostructures2011

    • 著者名/発表者名
      S.Hasegawa, Y.K.Zhou, S.Emura, H.Asahi
    • 学会等名
      2011 Villa Conference on Interactions Among Nanostructures
    • 発表場所
      Las Vegas, Nevada, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/pem/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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