研究課題
基盤研究(C)
GaNベースの稀薄磁性半導体、GaCrN、GaGdNについて磁性起源を探るための基礎データとして、XAFS(X-ray Absorption Fine Structure=X線吸収微細構造)スペクトルを観測し、そのスペクトルの解析結果からドープ元素であるCrとGdの周りの局所構造の同定を試み、スペクトルの解析の結果、GaGdNについて明確な結果を得た。本研究課題で作製した試料のGd濃度6%まででは、Gd元素は明確にGa元素と置換している。(6%以上の試料は作製していない。)ただし、その解析の配位数の結果より一個のGaが欠損している可能性を示唆している。一方で、GaCrNについては、第二近接のGaとの関係は、ヘキサゴナルGaNのGa-Nの距離より若千短い値を得ているが、第一近接については、XAFS解析では明確な配位環境を出すのが困難であった。しかし、透過TEM像との情報より、本研究室で作製したGaCrNはヘキサゴナル相とキュービック相の混合であることが新たな解析の結果により分かった。これらの測定と共に、分子研のUVSORでの軟X線領域でのCrとNの吸収スペクトルの観測を行った。Nの吸収スペクトルでは、吸収端より低エネルギー側で小さなコブを観測した。それはGaNにCr元素を導入した結果、GaNのバンド構造に変調が生じている事を意味する。磁性起源についての重要な情報である。Crに関しては、顕著な新しい結果は得られなかった。今後の磁性起源の解明という課題に対して、もう少し低エネルギー領域(VUV領域)での吸収スペクトルの観測によりCrのd電子のエネルギーレベルに関する情報を得る必要がある。さらに、GaGdNについては、昨年度新発光を観測したが、その発光メカニズムについて一つのモデルを提案した。
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