半導体ナノスピントロニクス

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14605001
• 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: 勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 助教授 (10185829) ; 伊藤 公平 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30276414) ; 田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30192636) ; 大野 英男 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00152215) ; 白井 正文 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70221306)
• 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 / スピン依存電気伝導 / キャリア誘起磁性 / ナノ構造 / 量子情報処理 / 磁性体・半導体複合構造

研究概要

従来の半導体物性に「スピン」という新しい自由度をもたらす様々な材料や構造が作製されるようになり、スピン機能を利用したデバイス実現へ向けた多くの基礎研究が行われるなど、これまで半導体ではあまり意識されなかったスピンを積極的に利用しようという研究が、ここ数年急速に進展している。本企画調査は、「半導体ナノスピントロニクス」分野およびその関連分野の研究者を集め、半導体や磁性体と半導体の複合構造中のスピンが関与する物性・機能およびその応用に関する研究成果について、集中的に討議することにより「半導体ナノスピントロニクス」の基本的な理解を深め,新しいスピン制御デバイスヘの応用の可能性を拓くことを目的として行われた。具体的には、平成14年12月19,20日に仙台国際センターにおいて「半導体中のスピン現象とその応用」に関する総合的な研究会(Physics and Application of Spin-related Phenomena in Semiconductors ; PASPS-8)を開催し、磁性原子を添加した半導体のバルク結晶や薄膜、磁性体と半導体から成る複合構造、非磁性半導体の量子構造、それらを微細加工した「スピントロニクスナノ構造」を対象に、(1)材料・構造の作製に関する材料科学、(2)キャリアスピン、磁性原子のスピン、光の間の相互作用に起因した光・電子物性,(3)キャリアあるいは磁性原子のスピンと伝導電子との相互作用に起因した電気伝導物性、(4)非磁性半導体中に注入・励起されたキャリアスピンのスピン緩和・スピンコヒーレンスなどのスピン物性、(5)以上述べた種々のスピン依存現象の応用可能性、に関して理論、実験、デバイス応用など様々な面からの研究課題を、口頭発表・ポスター発表形式で議論し、「半導体ナノスピントロニクス」と呼ばれる新分野の基盤技術を固めるとともに、21世紀の新しいエレクトロニクスに向けた我が国における研究コミュニティーを形成することができた。

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] H.Munekata, A.Oiwa, T.Slupinski: "Photo-carrier-induced magnetism in (In, Mn)As/GaSb magnetic alloy semiconductor"Physica E. 13. 516-520 (2002)
• [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] A.M.Nazmul, S.Sugahara, M.Tanaka: "Transport Properties of Mn delta-doped GaAs and the effect of selective doping"Applied Physics Letters. 80. 3120-3122 (2002)
• [文献書誌] T.D.Lad, J.R.Goldman, F.Yamagichi, Y.Yamamoto, E.Abe, K.M.Ito: "An All Silicon Quantum Computer"Physical Review Letters. 89. 179011-179014 (2002)
• [文献書誌] Y.Ishiwata, M.Watanabe, R.Eguchi, T.Takeuchi, S.Katsumoto, et al.: "Manganese Concentration and low-temperature annealing dependence of GaMnAs by x-ray absorption spectroscopy"Physical Review B. 65. 2332011-2332014 (2002)
• [文献書誌] "The 8^<th> Symposium on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors"基盤研究C「半導体ナノスピントロニクス」、東北大電通研共同プロジェクト. 270 (2002)