強磁性ドット(列)をもつ半導体細線におけるスピン制御伝導のシクロ解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11125208
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 山田 省二 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (00262593)
• キーワード: InGaAs / 高In組成ヘテロ接合 / ゼロ磁場スピン分裂 / スピン軌道結合定数 / 2次元電子 / spin-FET / 半導体 / 磁性体ハイブリッド構造

研究概要

Niなどの遷移金属強磁性体と組み合わせて複合微細構造を実現する半導体ヘテロ接合としてわれわれはInGaAsを井戸層としたものを用いてきた。その中で、最近われわれ自身で開発した高In組成(>0.6)ヘテロ接合は、当初予想した低温での高電子移動度や金属とのSchottky障壁が無いという特徴のほかに、ゼロ磁場でのスピン分裂が従来調べられてきた材料に比べ2、3倍程度大きいという魅力的な性質をもつことがわかった。
そこでこの1年は、主にそのヘテロ接合のスピン分裂の様子を詳細に調べることに精力をそそいできた。その結果、
1)スピン分裂が大きい原因として、2次元電子の波動関数の両側のbarrierへの浸み出しの非対称性がわれわれの系ではきわめて大きいこと、
2)スピン軌道結合定数の方位依存性はHall bar試料では殆ど無いこと、
3)順方向ヘテロ接合に特有のスピン軌道結合定数のゲート電圧依存性、
等が明らかになった。特に2)、3)は従来報告が無く、spin-FETを含む半導体/磁性体ハイブリッド微細構造/素子の設計、試作に具体的、かつ極めて有効な見通しを得ることが出来た。

研究成果

• [文献書誌] T.Kikutani, N. Aoki and S. Yamada: "〜0.5(2e^2/h)conductance steps in adiabatic quantum point contact with embeded Ni-dot"Physical Review B. (in press). (2000)
• [文献書誌] S. Yamada, Y. Sato, T. Kikutani and S. Gozu: "Large and anisotropic zero-field spin-splittings in 2DEG at In(x)Ga(1-x)As/In(y)Al(1-y)As(x=y=0.75) heterojunctions"Proc. 9th Int. Conf. On Narrow Gap Semicon, Sep. 1999, Berlin. (1999)
• [文献書誌] S. Yamada, Y. Sato, S. Gozu and T. Kikutani: "Possible large zero-field spin-splittings in InGaAs/InAlAs heterojunctions"Proc. 13th Int. Conf. on the Electronic Properties of Two-Dimensional System, July 1999, Ottawa. 487-490 (1999)
• [文献書誌] Y. Sato, S. Gozu, T. Kikutani and S. Yamada: "Spin-splitting transport in InGaAs/InAlAs g*antum wire field-effect transistors"Extended Abstracts of 11th Int. Conf. on Non-Equilibrium Carrier Dynamics in Semiconductors. 61 (1999)