| 研究概要 |
本研究課題では、半導体スピントロニクスへ応用を視野に、要素技術の一つであるスピン偏極電子源の実現のため、強磁性半導体の強磁性特性の制御・向上と応用を目的として研究を行った。以下に各テーマの成果を述べる。
1.強磁性半導体(Zn,Cr)TeにおけるCr凝集と強磁性
(Zn,Cr)Teにドナーであるヨウ素をドーピングすると、結晶中でCrの凝集が生じるが、本研究ではMBE成長条件によりCr凝集領域の形成を制御し、強磁性特性を向上させることを目指した。MBE成長時の温度、成長速度、成長方位などのパラメーターを変化させて成長した薄膜の結晶構造、組成を調べ、これらの条件が凝集領域の形成に与える影響を調べた。その結果、成長温度がCr凝集領域の形成に大きな影響を与え、温度によりCr凝集領域の形状が変化することを明らかにした。
2.強磁性2元化合物CrTe
(Zn,Cr)TeのCr組成を100%とした2元化合物CrTeはスピン偏極電子源として注目されている。本研究ではCrTeのMBE成長を行い、結晶構造と磁性を調べた。成長条件に対する依存性では、薄膜の結晶構造は主としてCrとTeのフラックス比により大きく変化し、両方のフラックスが同程度のストイキオメトリーの条件では体心立法構造の金属Crが析出しやすく、Teフラックス過剰の条件では六方晶Cr_<1-δ>Teが形成されることが明らかとなった。
3.四元混晶磁性半導体(Cd,Mn,Cr)Te
半導体結晶に2種類以上の磁性元素を添加した四元系の磁性半導体混晶に着目し、異なる磁性元素間の相互作用ならびに強磁性発現の研究を行った。CdTeに2種類の遷移元素Mn,Crを添加した混晶薄膜をMBEにより成長し、その磁性を調べた。その結果、僅かな量のCrの添加によりMn間の相互作用が反強磁性から強磁性へと変化し、さらに高い温度で強磁性が発現することを見出した。
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