磁性体/半導体ハイブリッド系材料のエピタキシャル成長とその応用 Ferromagnet/Semiconductor Hybrid Materials:Epitaxial Growth and Applications

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694131
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30192636)
• 研究分担者: 成塚 重弥 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (80282680) ; 西永 頌 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10023128)
• キーワード: 磁性体 / 半導体ハイブリッド系材料 / GaMnAs / 量子へテロ構造 / 分子線エピタキシー / MnAs / MnGa / テンプレート法 / 磁性半導体

研究概要

平成11年度は、磁性体/半導体ハイブリッド系材料のエピタキシャル成長による形成技術の確立をめざし、以下の研究を行った。
・低温非平衡成長条件による磁性半導体(GaMnAs)/非磁性半導体(InAs、GaAs、AlAs)から成る量子へテロ構造・超格子・量子井戸構造の分子線エピタキシー(MBE)成長技術を確立した(東京大学)。
・MBEを用いたテンプレート法による強磁性金属(Mn-V,MnーIII)/III-V族化合物半導体(InAS,GaAs,AlAs)から成る異種物質へテロ構造・多重構造の分子線エピタキシー(MBE)成長(東京大学)を行い、多数の貴重な試料を作製した。
・MBEでエピタキシャル成長した上記の磁性体/半導体ハイブリッド系材料の構造評価
・反射高エネルギー電子線回折を用いた成長中のその場観察を行った。(東京大学)。また、X線回折、ラザフォード後方散乱法、透過型電子顕微鏡による断面観察などによる原子レベルでの構造評価をおこなった(米国ミネソタ大学)。
・エピタキシャル強磁性金属薄膜(MnAs,MnGa)の原子配列と半導体/金属界面構造の評価を含む系への拡張、及び原子レベルにおけるエピタキシャル成長機構について調べ、格子緩和が界面の1原子層でおこっていることを明らかにした(東京大学とベルギー大学間マイクロエレクトロニクスセンター)。

研究成果

• [文献書誌] M,Tanaka.K.Saito,M.Goto,T.Nishinaga: "Epitaxial Growth and Properties of MnAs/GaAs/MnAs Trilayer Heterostructures"J.Magnetism & Magnetic Materials. 198. 719-721 (1999)
• [文献書誌] M,Tanaka.K.Abe,K.Tamura,H.Haruyama,T.Nishinaga: "Vertical Transport in Epitaxial Semimetal (ErAs)/Semiconductor(III-V) Quantum Heterostructures"J.Magnetism & Magnetic Materials. 198. 581-583 (1999)
• [文献書誌] M,Tanaka.: "Ferromagnet/Semiconductor Hybrid Structures Grown by Molecular Beam Epitaxy"J.Crystal Growth. 201/202. 660 (1999)
• [文献書誌] T.Hayashi,H.Shimada,H.Shimizu,and M,Tanaka: "Tunneling Spectroscopy and Magnetoresistance in (GaMn)As/AlAs/(GaMn)As Ultrathin Magnetic Semiconductor Heterostuctures"J.Crystal Growth. 201/202. 689-692 (1999)
• [文献書誌] M,Tanaka: "Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures Based on (GaMn) As"J.Vac.Sci.& Technol,. (in press). (2000)
• [文献書誌] T.Hayashi,M,Tanaka,and A.Asamitsu: "Tunneling Magnetoresistance of a (GaMn)As Based Double Barrier Ferromagnetic Tunnel Junction"J.Appl.Phys,. (in press). (2000)