スピン偏極STMによる磁性半導体の磁性発現機構の解明と磁性ナノ構造作製への応用

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K04874
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造物理
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 金澤 研 筑波大学, 数理物質系, 助教 (60455920)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: スピントロニクス / 磁性半導体 / 走査プローブ顕微鏡 / 表面物理 / 分子線エピタキシー

研究成果の概要

本課題では、半導体スピントロニクスへの応用が期待される希薄磁性半導体の強磁性メカニズムを明らかにするという目的で、スピン偏極走査トンネル顕微鏡 (SP-STM) を用いてZnTe(110)表面上に吸着した磁性元素CrおよびFeの局所電子状態の観察を目的として研究を行った。
特にCrを対象とした研究結果として、表面上に吸着したCrはZnTeのZnサイトを置換して存在すること、ならびに、[110]方向の最近接サイトに隣接するCr間には強磁性相互作用が働くことによってそのSTM像が孤立Crよりも明るくなることを実験及び理論計算を組み合わせることで明らかにした。

自由記述の分野

スピントロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、未だにその磁性の起源について未知な部分が多い磁性半導体特に(Zn,Cr)Teを対象として、スピン偏極走査トンネル顕微鏡 (SP-STM)を用いてドーパント周りの局所電子状態を調べ、磁性ドーパントにはたらく磁性相互作用の詳細を明らかにし、ボトムアップ型の新規ナノ磁気工学の構築に向けた知見を得た。さらに、今後、SP-STMにより、孤立および隣接吸着した磁性ドーパント周りの局所的なスピン偏極状態を原子スケールで観察することで、その磁気特性の起源を明らかにすることができると考えられる。