半導体/磁性体複合構造における電気伝導の理論的研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11125210
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 井上 順一郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60115532)
• 研究分担者: 伊藤 博介 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (00293671) ; 前川 禎通 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60005973)
• キーワード: 強磁性2重トンネル接合 / 磁気抵抗効果 / ハイブリッド型トンネル接合 / 磁性半導体 / 電子状態 / マンガン酸化物トンネル接合

研究概要

強磁性微小2重トンネル接合の磁気抵抗効果を、ドット内のスピン緩和時間とスピン蓄積の効果を取り入れて計算した。その結果、1)スピン緩和時間が長いほど磁気抵抗効果が大きくなること、2)印加電圧とともに磁気抵抗効果が振動すること、が示された。更に、強磁性1重トンネル接合の絶縁層内に磁性微粒子を配列させた、ハイブリッド系における電気抵抗を線形応答の範囲内で計算した。その結果、1)微粒子の静電ポテンシャルが分布している場合には、電気抵抗の温度依存性が弱くなること、2)微粒子内のエネルギー準位間隔より温度が十分低くなると磁気抵抗効果が増大すること、が示された。
半導体中の磁性不純物とその再隣接原子の電子状態密度を、タイトバインディング模型に実空間のバンド計算の手法を適用して計算した。その結果、1)不純物電子状態には、ギャップ近傍に特異な混成状態が出現すること、2)再隣接半導体原子には、spボンドの切断によると思われる新しい準位が出現すること、3)上向きスピン状態と下向きスピン状態の混成の違いのため、最隣接原子のスピン分極は不純物のそれと逆向きとなること、が示された。
これら以外にも、遷移金属を用いたトンネル接合、マンガン酸化物を用いたトンネル接合、に関する研究を行った。

研究成果

• [文献書誌] J. Inoue, A. Brataas, Yu. V. Nazarov and G. E. W. Bauer: "Temperature dependence of tunnel conductance in ferromagnetic double barrier junctions"Surface Sci.. 438. 336-340 (1999)
• [文献書誌] A. Brataas, Yu. V. Nazarov, J. Inoue and G. E. Bauer: "Single-electron tunneling in magnetic systems"J. Magn. Magn. Matter. 198-199. 176-178 (1999)
• [文献書誌] A. Brataas, Yu. V. Nazarov, J. Inoue and G. E. Bauer: "Non-equibirum spin accumulation in ferromagnetic single-electron transistors"Eur. Phys. J.. B9. 421-430 (1999)
• [文献書誌] S. Nonoyama, H. Itoh, A. Oguri, J. Inoue and P. Bruno: "Effect of Impurities on Tunnel Conductance in Finite Voltage and Temperature"J. Magn. Soc. Jpn.. 23. 61-63 (1999)
• [文献書誌] H. Itoh, J. Inoue, S. Maekawa and P. Bruno: "Theory of tunnel conductance through a strongly disordered spacer"J. Magn. Magn. Matter. 198-199. 545-547 (1999)
• [文献書誌] H. Itoh and J. Inoue: "Magnetoresistance of ferromagnetic tunnel junctions in the double exchange model"Phys. Rev.Lett.. (in press).