不均一磁場中の量子輸送を利用したスピントランジスタの基礎的研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07650397
• 研究種目: 一般研究(C)
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 小川 真人 神戸大学, 工学部, 助教授 (40177142)
• キーワード: 半導体中のスピン制御 / 磁性半導体 / スピントランジスタ / バンド構造 / リューヴィル方程式 / シュテルン・ゲルラッハ効果 / 磁気光吸収効果

研究概要

本研究の目的は、磁性不純物添加半導体構造や磁性体と半導体とのヘテロ構造における電子のスピンと磁場の相互作用を考慮したバンド構造理論と量子輸送理論とを解明し、超構造内でのスピンと磁場との相互作用を伴う量子輸送現象を測定し両者を結び付けることにより、
・磁性半導体超構造の伝導帯および価電子帯バンド構造を磁気光吸収効果を用いて明らかにする事
・磁性半導体超構造におけるスピンと磁場との相互作用を伴う輸送現象を解明する事
・不均質磁場中でのシュテルン・ゲルラッハ効果を利用したスピントランジスタ等のスピンを利用した半導体超構造の応用を見いだす事
である。これらを目途としたIII-V族化合物半導体を対象とし、バンド構造理論とスピン量子輸送理論に関する実験と理論解析を推進している。
本年度は、上記の目的の内、磁性半導体量子構造のバンド構造のLuttinger-Kohn理論による解析を行うことにより磁気モーメントが半導体中に内在する場合のバンド構造理論を確立し、Luttingerパラメータを用いた磁性半導体量子構造のバンド構造の解明を行った。さらに、量子構造中のキャリアの量子輸送現象の解析に効果がある量子力学的分布関数(Wigner関数)のリューヴィル方程式にキャリアのスピンの効果および磁性体不純物による磁場の効果を取り入れ、磁性半導体中の量子輸送理論を確立している。

研究成果

• [文献書誌] M. Ogawa: "Valence-Subband Structures of Strained Quantum Wells" Jpn. J. Appl. Phys.34. 3043-3050 (1995)
• [文献書誌] M. Ogawa: "TE-TM Mode Switching in Tensile-Strained Quantum-Well Lasers induced by an Electric Filed" Electronics and Communications in Japan. 78. 46-56 (1995)
• [文献書誌] M. Ogawa: "Transverse-Electric and Transverse-Magnetic Mode Switching in Tensile-Strained Quantum-Well Lasers Induced by the Quantum-Confined Stark Effect" Jpn. J. Appl. Phys.34. 4535-4539 (1995)
• [文献書誌] M. Ogawa: "Accurate Parameter Extraction of Heterojunctions Based on Inverse C-V Simulation" Solid-State Electronics. 38. 1197-1207 (1995)
• [文献書誌] M. Ogawa: "Analysis of valence-subband structures in a quantum wire with an arbitrary cross section" Proc. of 3rd Int. Symp. on New Phenomena in Mesoscopic Structures. 3. 349-351 (1995)
• [文献書誌] M. Ogawa: "Multiband Treatment of Quantum Transport Based on the Lattice-Wigner Function" Extended Abstract of the Symposium on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors. 112-115 (1995)