2002 年度実績報告書

強磁性スピン系の光操作と光磁化およびその応用

研究課題

研究課題/領域番号	14076210
研究機関	東京工業大学
研究代表者	宗片比呂夫東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)
研究分担者	大岩顕東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 講師 (10321902) 近藤剛東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70323805) 腰原伸也東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10192056)
キーワード	スピントロニクス / 磁性半導体 / スピン依存光物性 / スピンダイナミクス / キャリア誘起磁性 / 光磁化 / 協同現象 / 磁性体・半導体ナノ複合構造
研究概要	本研究は、強磁性半導体中で実現される強磁性スピン系を光学的手法によって操作し、光とスピンとを組み合わせて初めて可能となる機能の創造とデバイス実現の観点から研究を進めるものである。平成14年度は、ナノ超構造の作製および円偏光励起による強磁性スピン操作を重点的に研究した。構造の作製には現有の分子線エピタキシー装置を用いた。円偏光励起実験では、超高速現象の計測に踏み込む必要が生じたため、本来の設備購入計画を変更して固体レーザ光源を購入して実験を実施し、以下の研究成果を得た。 (1)強磁性III-V族半導体(Ga, Mn)Asの電気化学容量測定法を研究し、含有Mn濃度、イオン化Mnアクセプター濃度、および正孔キャリア濃度の評価法を確立した。同時に室温における非対称散乱因子を世界に先駆けて初めて決定した。 (2)キュリー温度が140Kを越える(In, Ga, Mn)As結晶膜の分子線エピタキシー作製法および格子不整合による磁気異方性制御法も確立した。 (3)強磁性(Ga, Mn)As中にスピン偏極正孔キャリアを光注入することで、外部磁場をかけなくても強磁性Mnスピンの回転が誘起され、その結果、磁化の回転が起こることを世界に先駆けて見出した。スピン回転の高速性を実験的に調べ、スピン回転はキャリアスピン発生速度と同等(1ps以下)であり、回転後の緩和は母体との相互作用を介した横緩和で律速(100ps)されることを考察した。上記(1)-(3)を組み合わせて強磁性量子井戸のスピン光制御に踏み出す計画である。さらに、(4)光スピンデバイス用素材として有望な(Ga, In, Mn)N系磁性混晶半導体の作製を系統的に研究し、ドーピングや混晶化により結晶薄膜の常磁性的性質が変化することを明らかにした。Mnの価数変化がその原因であると考察した。さらに、これらの薄膜が緑色に発光することを世界に先駆けて見出した。

研究成果

(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] A.Oiwa, Y.Mitsumori, R.Moriya, T.Slupinski, H.Munekata: "Effect of Optical Spin Injection on Ferrmagnetically Coupled Mn Spins in the III-V Magnetic Alloy Semiconductor (Ga, Mn)As"Physical Review Letters. 88. 137202-137205 (2002)
[文献書誌] R.Moriya, H.Munekata: "Relation among concentrations of incorporated Mn atoms, ionized Mn acceptors, and holes in p-(Ga, Mn)As epilayers"Journal of Applied Physics. 93,April. 7 (2003)
[文献書誌] S.Yanagi, H.Munekata, Y.Kitamoto, A.Oiwa, T.Slupinski: "Interlayer coupling in (In, Mn)As/InAs/(In, Mn)As magnetic semiconductor trilayer structures"Journal of Applied Physics. 91. 7902-7905 (2002)
[文献書誌] H.Munekata, A.Oiwa, T.Slupinski: "Photo-carrier-induced magnetism in (In, Mn)As/GaSb magnetic alloy semiconductor heterostructures"Physica E. 13. 516-520 (2002)
[文献書誌] T.Kondo, S.Kuwabara, H.Owa, H.Munekata: "Molecular beam epitaxy of (Ga, Mn)N"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1353-1357 (2002)
[文献書誌] 近藤剛, 宗片比呂夫: "(Ga, Mn)Nの結晶成長と磁性-窒素プラズマMBE-"応用物理. 71. 1272-1275 (2002)

2002 年度 実績報告書

強磁性スピン系の光操作と光磁化およびその応用

研究代表者

宗片 比呂夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)

研究成果

[文献書誌] A.Oiwa, Y.Mitsumori, R.Moriya, T.Slupinski, H.Munekata: "Effect of Optical Spin Injection on Ferrmagnetically Coupled Mn Spins in the III-V Magnetic Alloy Semiconductor (Ga, Mn)As"Physical Review Letters. 88. 137202-137205 (2002)

[文献書誌] R.Moriya, H.Munekata: "Relation among concentrations of incorporated Mn atoms, ionized Mn acceptors, and holes in p-(Ga, Mn)As epilayers"Journal of Applied Physics. 93,April. 7 (2003)

[文献書誌] S.Yanagi, H.Munekata, Y.Kitamoto, A.Oiwa, T.Slupinski: "Interlayer coupling in (In, Mn)As/InAs/(In, Mn)As magnetic semiconductor trilayer structures"Journal of Applied Physics. 91. 7902-7905 (2002)

[文献書誌] H.Munekata, A.Oiwa, T.Slupinski: "Photo-carrier-induced magnetism in (In, Mn)As/GaSb magnetic alloy semiconductor heterostructures"Physica E. 13. 516-520 (2002)

[文献書誌] T.Kondo, S.Kuwabara, H.Owa, H.Munekata: "Molecular beam epitaxy of (Ga, Mn)N"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1353-1357 (2002)

[文献書誌] 近藤 剛, 宗片 比呂夫: "(Ga, Mn)Nの結晶成長と磁性-窒素プラズマMBE-"応用物理. 71. 1272-1275 (2002)

2002 年度実績報告書

宗片比呂夫東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)

[文献書誌] 近藤剛, 宗片比呂夫: "(Ga, Mn)Nの結晶成長と磁性-窒素プラズマMBE-"応用物理. 71. 1272-1275 (2002)