スピン制御による半導体超構造の新展開

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08355025
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大野 英男 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00152215)
• 研究分担者: 宗方 比呂夫 東京工業大学, 像情報工学研究施設, 助教授 (60270922) ; 獄山 正二郎 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (20163446) ; 家 泰弘 東京大学, 物性研究所, 教授 (30125984) ; 吉田 博 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30133929) ; 吉野 淳二 東京工業大学, 理学部, 教授 (90158486)
• キーワード: 半導体超構造 / スピン / III-V族化合物半導体 / II-VI族化合物半導体 / エピタキシャル成長 / 強磁性体 / 量子サイズ効果 / 交換相互作用

研究概要

半導体中のキャリアや磁性イオンのスピン間の交換相互作用に基づくさまざまな物性は、これまで応用の表舞台にでることはなかった。これは、材料技術、超構造作製技術が未発達であったので、電子のもつスピンという自由度を積極的に制御し利用することが出来なかったためである。しかしここ数年で状況は大きく変化した。II-VI族・III-V族希薄磁性半導体とその超構造が作製可能となり、磁性不純物添加半導体構造や磁性体/半導体ヘテロ構造も実現された。この結果半導体超構造のスピンを理解して積極的に制御し、応用を考えることが可能となりつつある。
本研究では、半導体超構造におけるスピンに関する材料、超構造作製、測定、理論の研究を総合的有機的に結びつけることによって、(1)スピン物性の顕著に発現する半導体超構造の作製法の確立し、(2)半導体超構造におけるスピン物性を解明して、(3)スピンという新しい自由度を利用した半導体超構造の応用の可能性を明らかにする、ことを目的とする重点領域研究のための企画調査を行った。
第1回目の研究会を平成8年9月26-27に仙台で行い、予定されている計画研究の内容を発表すると共に有機的に研究を推進するための協力関係について話し合った。さらに、一般に公開された第2回の研究会を平成9年1月27-28日仙台国際センターにて開催し、予定されている計画研究メンバのみならず広く国内・国外の研究者の参加を得て、III-V族化合物半導体、II-VI族化合物半導体、磁性不純物添加半導体、新しい磁性半導体の開発、メゾスコピック領域も含めた超構造のスピン物性についての研究発表と研究討論を行った。第3回の研究会は平成9年3月13日に行われ、重点領域の公募研究について討論を行った。

研究成果

• [文献書誌] H.Ohno: "(Ga, Mn) As : A new diluted magnetic semiconductor based on GaAs" Applied Physics Letters. 69. 363-365 (1996)
• [文献書誌] H.Ohno: "Ferromagnetic order in (Ga, Mn) As/GaAs heterostructures" Proc.23er.Int.Conf.Physics of Semiconductors. 405-408 (1996)
• [文献書誌] A.Shen: "(Ga, Mn) As/GaAs diluted megnetic semiconductor superlattice structures prepared by molecular beam epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys. 36. L73-L75 (1997)
• [文献書誌] F.Matsukura: "Growth and properties of (Ga, Mn) As : a new III-V diluted magnetic semiconductor" Applied Surface Science. (accepted for publication). (1997)
• [文献書誌] A.Shen: "Epitaxy and properties of InMnAs/AlGaSb diluted magnetic III-V semiconductor heterostructures" Applied Surface Science. (accepted for publication). (1997)
• [文献書誌] A.Shen: "Epitaxy of (Ga, Mn) As, a new diluted magnetic semiconductor based on GaAs" J.Crystal Growth. (accepted for publication). (1997)
• [文献書誌] T.Yamamoto: "p-type doping of the group V elements in CuInS_2" Jpn.J.Appl.Physics. 35. L1562-L1565 (1996)
• [文献書誌] S.Adachi: "Ultrafast optical sampling spectroscopy of exciton dynamics in quantum wells" Prog.Crystal Growth and Charact.33. 3307-3310 (1996)
• [文献書誌] Y.Soo: "III-V diluted magnetic semiconducotr : Substitutional doping of Mn in InAs" Physical Review B. 53. 4905-4909 (1996)
• [文献書誌] Y.Iye: "Magnetotransport in modulated magnetic fields" Physica B. 227. 122-126 (1996)
• [文献書誌] Y.Oka: "Excitonic properties of nanostructure semimagnetic semiconductors" J.Luminescence. 70. 35-47 (1996)
• [文献書誌] K.Hirakawa: "Coherent submillimeter-wave emission from non-equilibrium two-dimensional free carrier plasmas in AlGaAs-GaAs heterojunctions" Surf.Sci.361/362. 368-371 (1996)