| 研究概要 |
本研究は、申請者らの開発した強磁性III-V族希薄磁性半導体を用いたメモリを実現するための、結晶成長、プロセス技術、メモリデバイス、メモリ構成法を研究し、その性能・限界を明らかにすることを目的として行われた。
本研究の成果概要は以下の通り。
(1)強磁性III-V族希薄磁性半導体メモリ材料として新しく低温成長分子線エピタキシによりIII-V族化合物半導体でもっとも多く用いられているGaAsをベースにした(Ga,Mn)Asを創成した。最大のMn組成で0.071を得ている。さらに(Ga,Mn)Asの組成と格子定数との関係をX線回折により定めた。それによると組成と格子定数は線形な関係にある(ベガード則)。
(2)磁気輸送特性・磁化特性を調べ、(Ga,Mn)Asが強磁性体であることを確認した。これまでに得られているキュリー温度は110Kである。また0.05以下の組成の領域ではキュリー温度と組成が比例する。
(3)(In,Ga)Asバッファ層を挿入して(Ga,Mn)Asにかかる歪みを圧縮から引っ張りにかえることにより磁化容易軸の向きを面内から面に垂直にかえることが可能であることを明らかにした。これは異常ホール効果を利用したメモリの読み出しに必要不可欠なものである。
(4)臨界散乱とキュリー温度から強磁性の起源がRKKY相互作用であることを明らかにし、よりキュリー温度を上げるために必要な知見を得た。
(5)磁化容易軸を面に垂直に制御した(Ga,Mn)Asを用いてメモリエレメントを製作し、異常ホール効果により良好な読み出しができることを確認した。
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