強磁中伝導電子スピンコヒーレンスの光学的研究

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17072006
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 高増 正 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノマテリアル研究所, 主幹研究員 (60212015)
• 研究分担者: 今中 康貴 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノマテリアル研究所, 主任研究員 (70354371) ; 宇治 進也 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノマテリアル研究所, ディレクター (80344430) ; 木戸 義勇 独立行政法人物質・材料研究機構, 強磁場センター, センター長 (10013541) ; 嶽山 正二郎 国立大学法人東京大学, 物性研究所, 教授 (20163446) ; 滝田 宏樹 国立大学法人筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 教授 (00011213)
• キーワード: スピン物性 / 量子ホール効果 / 磁性不純物 / 有機伝導体 / カーボンナノチューブ / 磁性半導体 / テラヘルツ分光 / MBE

研究概要

伝導電子系の強磁場下スピン物性に関する研究を行うため、半導体低次元構造の作製、磁場中の光特性観測の装置の開発およびこれらを用いた光物性、輸送現象の精密測定を行い、以下の結果を得た。
1.GaAs/AlGaAs半導体ヘテロ構造中2次元電子系および2次元電子系に近接する位置に量子ドットを組み込んだ試料を作製し、主に輸送現象(量子ホール効果)の測定を行った。その結果、量子ドットのスピン状態に依存する磁気抵抗の異常を観測し、これがスピン散乱による効果であることを明らかにした。
2.磁性不純物を含む半導体超格子GaAs/AlAs:Ybを低温MBE法により作製することに成功し、Yb内核遷移およびGaAsバンド間遷移に起因する発光スペクトルが磁場および励起光エネルギーによって磁気振動現象を示すことを得た。この現象の解析から、Ybの不純物状態の特性の一端を明らかにした。
3.磁性半導体CdMnTe/CdMgTe中2次元電子系について、その励起子状態のスピン物性を発光現象から見出した。
4.Crを添加したZnTeの強磁性特性はp型、n型の荷電不純物ドーピングにより大幅に変化することを見出した。すなわち強磁性特性はp型の荷電不純物である窒素をドーピングすることにより抑制され、逆に型の荷電不純物であるヨウ素をドーピングすることにより増強されることが明らかとなった
5.1次元有機伝導体(TMTSF)_2ClO_4が低温での電子状態(SDW、量子ホール効果相等)に関して、45Tまでの強磁場でホール抵抗を詳細に調べ、SDW相で符号の反転を伴う大きな振動が現れることを見出した。
低温強磁場下で用いることのできる超短パルステラヘルツ光システムおよび顕微分光装置の基本的な開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Electric-and magnetic-field effects on radiative recombination in modulation n-doped ZnSe/BeTe type-II quantum well (2006)
  • 著者名/発表者名: Ziwu Ji, Hirofumi Mino, Kenichi Oto, Ryoichi Akimoto, Kazuo Ono, Shojiro Takeyama
  • 雑誌名: Semiconductor Science and Technology 21 ページ: 87-90
• [雑誌論文] Anisotropic magnetic properties of Zn_<1-x>Co_xO thin films grown by pulsed laser deposition (2006)
  • 著者名/発表者名: J.W.Lee, S.Kuroda, S.Yamada, K.Takita
  • 雑誌名: Phys.stat.sol. (c) 3 ページ: 1126-1129
• [雑誌論文] Photoluminescence of Yb3+-doped CuInS2 single crystals prepared by In-flux and chemical vapor transport methods (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Tsujii, Y.Imanaka, T.Takanasu, H.Kitazawa, G.Kido
  • 雑誌名: JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS 408 ページ: 791-795
• [雑誌論文] Magnetic behaviors of ferromagnetic semiconductor Zn_<1-x>Cr_xTe grown by MBE (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Ozaki, N.Nishizawa, S.Marcet, S.Kuroda, K.Takita
  • 雑誌名: J.Supercond : Incorporating Novel Magnetism 18 ページ: 29-32
• [雑誌論文] Spin relaxation in CdTe quantum dots (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Chen, T.Okuno, Y.Masumoto, Y.Terai, S.Kuroda, K.Takita
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 71 ページ: 033314
• [雑誌論文] Fabrication of self-organized dots of GaN:Mn using plasma-assisted MBE (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kuroda, S.Marcet, E.Bellet-Amalric, D.Halley, D.Ferrand, J.Cibert, H.Mariette
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 275 ページ: e2229-e2232
• [雑誌論文] High-resolution spectroscopic investigation of the Mn centre in GaN (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Yamamoto, S.Marcet, E.Gheeraert, S.Kuroda, H.Mariette, D.Ferrand, J.Cibert
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 275 ページ: e2233-e2237
• [雑誌論文] Real-time observation of charged exciton drift in modulation-doped(Cd,Mn)Te quantum well (2005)
  • 著者名/発表者名: F.Takano, T.Tokizaki, H.Akinaga, S.Kuroda, K.Takita, "1"
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 71 ページ: 125326
• [雑誌論文] X-ray absorption near-edge structure and valence state of Mn in(Ga,Mn)N (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Titov, X.Biquard, D.Halley, S.Kuroda, E.Bellet-Amairic, H.Mariette, J.Cibert, A.E.Mcrad, G.Merad, M.B.Kanoun, E.Kulatov, Yu.A.Uspenskii
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72 ページ: 115209
• [雑誌論文] Suppression of ferromagnetism due to hole doping in Zn_<1-x>Cr_xTe grown by molecular beam epitaxy (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Ozaki, I.Okabayashi, T.Kumekawa, N.Nishizawa, S.Marcet, S.Kuroda, K.Takita
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett 87 ページ: 192116
• [雑誌論文] Growth and magnetic properties of novel ferromagnetic semiconductor (Zn,Cr)Te (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kuroda, N.Ozaki, N.Nishizawa, T.Kumekawa, S.Marcet, K.Takita
  • 雑誌名: Sci.Technol.Adv.Mater 6 ページ: 558-564
• [雑誌論文] Quantum Oscillation of Hall Resistance in the Extreme Quantum Limit of an Organic Conductor (TMTSF)_2ClO_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Uji, S.Yasuzuka, T.Konoike, K.Enomoto, J.Yamada, E.S.Choi, D.Graf
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett 94 ページ: 077206
• [雑誌論文] Superconductivity and vortex phases in the two-dimensional organic conductor λ-(BETS)_2Fe_xGa_<1-x>Cl_4 (x=0.45) (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Uji, T.Terashima, S.Yasuzuka, M.Tokumoto, H.Tanaka, A.Kobayashi, H.Kobauyashi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 71 ページ: 104525
• [雑誌論文] Magnetic-field-induced superconductivity and phase diagrams of 1-(BETS)2 Fe Cl4-x Brx (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Uji, S.Yasuzuka, M.Tokumoto, H.Tanaka, A.Kobayashi, B.Zhang, H.Kobayashi, E.S.Choi, D.Graf, J.S.Brooks
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72 ページ: 184505
• [雑誌論文] Shubnikov-de Haas Effect and Angular-dependent Magnetoresistance in New Layered Organic Conductors ET_3Cl(DFBIB) and ET_3Br(pBIB) (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Yasuzuka, S.Uji, H.M.Yamamoto, J.Yamaura, C.Terakura, T.Terashima, T.Yakabe, Y.Terai, R.Maeda, R.Kato
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn 74 ページ: 679
• [雑誌論文] Fabrication of Nanoscale Charge Density Wave Systems (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Inagaki, T.Toshima, S.Tanda, K.Yamaya, S.Uji
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett 86 ページ: 073101
• [雑誌論文] Finite Size Effect on Transverse Magnetoresistance of NbSe_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Yamaguchi, S.Uji, K.Enomoto, T.Konoike, T.Terashima, M.Nishimura, T.Tsuneta, K.Inagaki, S.Tanda, K.Yamaya
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 71 ページ: 134409
• [雑誌論文] Anisotropic Three-dimensional Superconductivity of the Incommensurate Organic Superconductor (MDT-ST)(I_3)_<0.417> (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kawamoto, T.Mori, T.Terashima, S.Uji, A.Takamori, K.Takimiya, T.Otsubo
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn 74 ページ: 1529
• [雑誌論文] Magnetic Field and Pressure Effect in Ce_3Al_<11> (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Ebihara, T.Takahashi, K.Tezuka, M.Hedo, Y.Uwatoko, S.Uji
  • 雑誌名: Physica B 359-361 ページ: 272
• [雑誌論文] Magnetic Properties of Field-induced Superconductor, κ-(BETS)_2FeBr_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Konoike, S.Uji, M.Nishimura, K.Enomoto, H.Fujiwara, B.Zhang, H.Kobayashi
  • 雑誌名: Physica B 359-361 ページ: 457
• [雑誌論文] Magnetic Field Effect on T^2-Coefficient of the Resistivity in the ferromagnetic Superconductor UGe_2 (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Terashima, K.Enomoto, T.Konoike, M.Nishimura, S.Uji, N.Kimura, M.Endo, T.Komatsubara, H.Aoki, K.Maezawa
  • 雑誌名: Physica B 359-361 ページ: 359
• [雑誌論文] Observation of Two Distinct magnetic States in ZrZn_2 via the dHvA Effect under Pressure (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Kimura, M.Endo, T.Isshiki, A.Ochiai, H.Aoki, T.Terashima, S.Uji, T.Matsumoto, G.G.Lpnzarichi
  • 雑誌名: Physica B 359-361 ページ: 1189
• [雑誌論文] Current-voltage Characteristics of a Mesoscopic Josephson Junction in a Low-impedance Environment (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Yamaguchi, S.Uji, H.Miyazaki, Y.Ootsuka, P.J.Hakonen
  • 雑誌名: Physica B 359-361 ページ: 1442
• [雑誌論文] Deep-level optical transitions of(Ga,Mn)As in high magnetic fields (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Kim, Y.Shon, T.Takamasu, H.Yokoi
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 71 ページ: 073308
• [雑誌論文] Magneto-optical and transport properties of GaAs/AlAs:Yb superlattices (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Sato, T.Takamasu, G.Kido
  • 雑誌名: JOURNAL OF SUPERCONDUCTIVITY 18(1) ページ: 127-130
• [雑誌論文] Stability of singlet- and triplet-charged excitons in CdTe/CdMgTe two-dimensional electron systems around v=1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Imanaka, T.Takamasu, G.Kido, G.Karczewski, T.Wojtowiczs, J.Kossut
  • 雑誌名: JOURNAL OF SUPERCONDUCTIVITY 18 ページ: 215-218
• [図書] Narrow Gap Semiconductors (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Yokoi, N.Kuroda, Y.Kim, S.Kazaoi, N.Minami, K.Uchida, S.Takeyama
  • 出版者: Magneto-optical Study of Aharonov-Bohm effect on second subbands in single-walled carbon nanotubes published by Taylor & Franics