| 研究概要 |
本研究では、半導体スピントロニクスの要素技術の一つである電子のスピン制御を目指し、強磁性半導体の強磁性特性の制御・向上とその結果得られた結晶をスピン偏極電子源への応用を探索することを目的としている。我々のこれまでの研究で、強磁性半導体である(Zn,Cr)Teにドナーあるいはアクセプター性不純物をドーピングすると、結晶中のCr組成分布の均一度が変化し、その結果試料の強磁性特性が大幅に変化することを見出している。すなわちドーパントを添加していない結晶においてはCr組成分布は均一で強磁性転移温度Tcは低いのに対し、ドナーであるヨウ素をドーピングした結晶ではCr組成分布が不均一で高Cr組成のナノ結晶が形成されており、転移温度Tcは高い。すなわち高Cr組成の強磁性クラスターの存在が高いTcの原因であることが明らかとなっている。本研究ではこれらの研究成果に基づき、分子線エピタキシー(MBE)による結晶成長において、成長条件を詳細かつ系統的に変化させることで、結晶中の強磁性クラスター形成を制御し、その結果として強磁性特性の向上した結晶成長のための条件を探索した。具体的には、ドナー、アクセプターのドーピング濃度、成長中の基板温度、Zn,Teのフラックス供給量比などの成長条件を広い範囲に亘って系統的に変化させて薄膜成長を行い、得られた試料の磁化特性および結晶中のCr組成分布を調べ、これらの成長条件がクラスター形成の様予と磁化特性にどのような影響を与えるかを明らかにした。さらに成長した試料の磁気円二色性(MCD)スペクトルの測定も行い、結晶中に高Cr組成のクラスターが含まれる試料においても、ZnTeのバンドギャップ付近で大きな磁気光学効果を示すことを見出し、このような複合構造のスピン偏極電子源の材料としての応用可能性を示した。
|
