| 研究概要 |
電子のスピン自由度を利用するスピントロニクスの実現に不可欠と考えられる室温で強磁性を示す半導体新材料の探求を目指して研究を行った。このような室温強磁性半導体の候補の一つとして注目を集めている新規半導体材料(Zn, Cr)Teの分子線エピタキシー(MBE)による結晶成長とその物研究を行った。(Zn, Cr)Teにおける強磁性発現機構の解明及びデバイス応用を目指して、p型、n型の荷電不純物ドーピングにより強磁性特性がどのように変化するかを調べた。その結果、p型不純物である窒素のドーピングにより強磁性は抑制され、逆にn型不純物であるヨウ素のドーピングにより磁性は著しく増強されることを見出した。その原因を究明するため、透過型電子顕微鏡(TEM)およびエネルギー分散型X線分光(EDS)により結晶構造解析および組成分析を行ったところ、結晶中のCr組成分布が荷電不純物ドーピングにより大きく変化することを見出した。すなわちヨウ素ドーピングを施した試料中ではCr組成分布が不均一となり、数十ナノメーターサイズのCr組成の高い領域が形成される一方、ドーピングを施していない試料および窒素ドープ試料では結晶中のCr分布は一一様であることが分かった。これらの結果によりヨウ素ドープ試料における強磁性転移温度恥の著しい上昇は、この高Cr組成の強磁性クラスターの形成に原因があることが明らかとなった。Cr分布の均性がこのように荷電不純物のドーピングにより変化する原因として、ドーピングによるCrイオンの価数の変化がCr間の相互作用に影響し、Crの含有率の高い強磁性クラスターが自己形成されるという結晶成長に関する新たなモデルを提唱した。
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