研究課題
基盤研究(B)
本研究においては、CoやMn化合物などの金属磁性体と、光学特性の優れた化合物半導体、特に巨大磁気光学効果を示す希薄磁性半導体の原子層制御積層構造や微細複合ナノ構造を作製する。そして、界面における磁気的相互作用や磁性複合ナノ構造における磁気光学機能性などを研究し、新しい光スピン機能性を持つ磁性体・半導体ハイブリッドナノ材料を創製していくことを目的としている。(1)ZnCdSe量子井戸を原子層エピタキシャル成長させ反強磁性体MnSe原子層を磁性デルタドープした。そして、このような原子層制御磁性超薄膜の磁性スピンと光生成励起子との相関を明らかにした。(2)電子ビームリソグラフィーにより、CoとZnCdMnSe量子井戸の複合ナノ構造を作製し、Co強磁性スピン波とMnイオンのスピンフリップによる光散乱を測定し、このような磁性複合構造におけるCoの局所的有効磁場とその分布を高い精度で求めることが出来た。(3)原子層オーダーで膜厚を制御した非磁性半導体ZnCdSeと磁性半導体ZnCdMnSe量子井戸を接合した非対称磁性二重量子井戸を作製し、その励起子スピンダイナミクスを磁場中円偏光時間分解PLにより研究した。磁性井戸の磁場によりスピンに依存したタイプII発光が観測され、スピン偏極正孔を空間的に分離させる新しい光スピン機能性を実現した。(4)電子ビームリソグラフィーにより作製した垂直磁化Co/Pt多層膜と磁性半導体ZnCdMnSe量子井戸の複合ナノディスク構造を考案・作製した。Co垂直磁化より半導体ナノディスクに生じる局所的な垂直磁場により半導体励起子キャリアのスピン状態を制御することに成功した。(5)CdSe自己組織化量子ドットと磁性半導体ZnCdMnSe量子井戸を原子層オーダーで膜厚制御したトンネルバリアー層により結合させた全く新しい光スピン機能性量子ナノ構造を創製した。
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