半磁性半導体の逆光電子分光

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452041
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 谷口 雅樹 広島大学, 理学部, 教授 (10126120)
• 研究分担者: 太田 俊明 広島大学, 理学部, 教授 (80011675) ; 飛山 真理 広島大学, 理学部, 助手 (60207595) ; 横山 利彦 広島大学, 理学部, 助手 (20200917)
• キーワード: 半磁性半導体 / 逆光電子分光 / 電子物性 / 空準位 / 軌道混成 / 状態密度 / ホットウォ-ル法 / 薄膜単結晶

研究概要

逆光電子分光では、試料にエネルギ-の揃った電子を入射し放出される光を検出する。発光効率は10^<-8>electron^<-1.>(eV)^<-1.>sr^<-1>と光電子分光の場合のelectron yieldに比べて非常に低いため、通常数μA〜数10μAの電流を流して光の係数率を稼いでいる。一方、Cd_<1-x>Mn_xY(Y=S,Se,Te)の抵抗値は通常100MΩ程度と高い。このために光電子分光では認められなかったcharging effectが、逆光電子分光では確実に発生しスペクトル測定が困難となる。この問題を解決するには従来のように超高真空中で結晶を劈開するのではなく、数100A程度の薄膜試料を超高真空中で作成しin situで逆光電子スペクトルを測定する事が必要である。数100A程度の薄膜試料をメタリック基板上に作成した場合には試料と基板の間の電子のしみ込みによりcharging effectは生じない。また、Cd_<1-x>Mn_xTe系の薄膜単結晶を成長させる確立したしかも安価な方法は現在ホットウォ-ル法が唯一のものである。このために平成2年度に(1)メタリックな基板(例えばGaAs単結晶)上に数100Aの薄膜単結晶を成長させ、しかもその後その試料を別の超高真空解析槽に移す事が出来るホットウォ-ル炉を設計・製作した。(2)ホットウォ-ル炉を収納する超高真空仕様の真空槽を製作し、逆光電子分光実験用の試料準備槽としての機能を発揮させた。
平成2年度に引き続き平成3年度に行った項目を列挙する。
(1)種々の条件下で数100Aの膜厚のCd_<1-x>Mn_xTe系単結晶を作成した。結晶成長のための最適条件を見いだす作業も行った。
(2)逆光電子分光装置に接続しCd_<1-x>Mn_xTe系単結晶の逆光電子スペクトルの測定に成功した。
平成4年度には、次の研究を予定している。
(1)Cd_<1-x>Mn_xY(Y=S,Se,Te)の逆光電子スペクトルの系統的な測定・解析を行う。
(2)従来の価電子帯光電子スペクトルとあわせCd_<1-x>Mn_xY(Y=S,Se,Te)の電子帯構造の全体像を明らかにする。

研究成果

• [文献書誌] T.Takabatake,S.Miyata,H.Fujii,K.Yokoyama and M.Taniguchi: "Photoemission Study of The Uranium Ternary Compounds U_3T_3X_4(T=Ni,Cu,X=Sn,Sb)" Solid State Commun.80. (1991)
• [文献書誌] S.J.Oh,S.Suga,Y.Saito,A.Kakizaki,T.Ishii,M.Taniguchi,A.Fujimori,T.Miyahara,H.Kato,A.Ochiai,T.Suzuki and T.Kasuya: "Photoemission and BIS Study of Ce_4Bi_3 and CeBi_<0.7>Te_<0.3>" Solid State Commun.
• [文献書誌] M.Taniguchi,K.Soda,I.Souma and Y.Oka: "Electronic Structure of Zn_<1-x>Mn_xTe" Phys.Rer.B15.
• [文献書誌] K.Yokoyama,K.Nishihara,K.Mimura,Y.Hari,M.Taniguchi,Y.Ueda and M.Fujisawa: "Bandpass Photon Detector for Inverse Photoemission Spectoscopy" Reu.Sci.Instrum.
• [文献書誌] N.Happo,K.Nishihara,A.Yoshimoto,M.Taniguchi,T.Ueda and M.Koyama: "Photoemission and Inverse Photoemission Study of Cd_<1-x>Mn_xTe Formed on CdTe(110)Surface" Phys.Reu.B15.