スピントロニクス物性研究調整班

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14076102
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 助教授 (10185829)
• 研究分担者: 松本 祐司 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (60302981) ; 瀧田 宏樹 筑波大学, 物質工学系, 教授 (00011213) ; 藤森 淳 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (10209108) ; 吉野 淳二 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90158486)
• キーワード: 希薄磁性半導体 / 高温強磁性 / コンビナトリアル手法 / スピン偏極正孔

研究概要

III-V族半導体Gal_<1-x>Mn_xAsとIn_<1-x>Mn_xAsの電子状態の差を明らかにし、物性の違いを説明した。新しいIII-V族半導体Ga_<1-x>Mn_xNの基本的な電子状態も調べた。高いキューリー温度を持つ新物質として注目されているカルコパイライト型ZnGeP_2:Mnの電子状態を、in situ光電子分光と磁化測定により調べ、磁性半導体的な化合物が高温強磁性を担っていることを見出した。
コンビナトリアル手法によって見出されたCo添加二酸化チタン薄膜の構造と光磁気特性について調べた。XANES、EXAFS測定から、二酸化チタン薄膜中のCoは、作製条件によってCo^<2+>としてTi^<4+>サイトを置換したり、TEM像からは観察されないCo超微粒子を形成したりすることが分かった。これに対して、光磁気光学MCDスペクトルの温度・磁場依存性と光エネルギーに対するスペクトルの形状から、Co添加二酸化チタン薄膜の強磁性は単一の磁性体からのもので、二酸化チタンのバンド端の電子構造と密接に関係していることが示唆された。
高移動度2次元正孔系を作製し,(Ga,Mn)Asよりスピン偏極正孔を注入する試みを行った.電極間隔が1μmの試料ではゼロ磁場付近にスピン偏極正孔によるものと思われるヒステリシスを伴う磁気抵抗が現れ,少なくとも1μm程度はスピン偏極が維持されていることがわかった.
Zn_<1-x>Mn_xTe,Zn_<1-x>Cr_xTe系においては磁性元素とキャリアの制御により強磁性が発現することを示した。特に、正孔をドープしたZn_<1-x>Mn_xTe系では光照射中での強磁性の変化を確認することに成功し強磁性転移がキャリア濃度に依存していることを直接的に示す結果を得ることができた。

研究成果

• [文献書誌] K.Kobayashi, H.Aikawa, S.Katsumoto, Y.Iye: "Tuning of the Fano Effect through Quantum Dot in an Aharonov-Bohm Interferometer"Physical Review Letters. 88. 25686 1-25686 4 (2002)
• [文献書誌] K.Kobayashi, H.Aikawa, S.Katsumoto, Y.Iye: "Observation of an enhanced Aharonov-Bohm effect"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 63. 1301-1305 (2002)
• [文献書誌] T.Hayashi, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, Y.Iye: "Metal-insulator transition in (Ga,Mn)As"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 63. 1315-1318 (2002)
• [文献書誌] K.Kobayashi, H.Aikawa, S.Katsumoto, Y.Iye: "Probe-Configuration-Dependent Decoherence in an Aharonov-Bohm Ring"Journal of the Physical Society of Japan. 71. 2094-2097 (2002)
• [文献書誌] K.Hirakawa, S.Katsumoto, T.Hayashi, Y.Hashimoto, Y.Iye: "Double-exchange-like interaction in Ga_<1-x>Mn_xAs investigated by infrared absorption spectroscopy"Physical Review B. 65. 193312 1-193312 4 (2002)
• [文献書誌] Y.Ishiwata, et al.: "Manganese concentration and low-temperature annealing dependence of Ga_<1-x>Mn_xAs by x-ray absorption spectroscopy"Physical Review B. 65. 233201 1-233201 4 (2002)