| 研究課題/領域番号 |
18360009
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
朝日 一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90192947)
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| 研究分担者 |
長谷川 繁彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50189528)
江村 修一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90127192)
周 逸凱 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60346179)
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| キーワード | スピンエレクトロニクス / 半導体物性 / MBE / ナノ材料 / 結晶工学 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、申請者らが初めて成長・実現した室温透明発光強磁性の遷移金属および希土類原子を添加したGaNベース希薄磁性半導体を基に、それらのナノ構造を作製し、強磁性特性への効果の把握、ナノ構造と磁化特性との関係の明確化、新規物性・特性探索を行い、高性能磁性半導体を創製するとともに新規な半導体ナノスピントロニクスデバイスのプロトタイプの創製・試作を行うことである。本年度は次の成果を得た。
(1)GaCrNナノロッドを、プラズマ励起MBE法によりSiO_2自然酸化膜付きのSi(001)基板上に700℃で成長したGaNナノロッドの上にCrフラックスを同時供給することにより成長した。成長温度700℃で高Cr濃度の時には、反強磁性CrNが析出した。基板温度を550℃に低下させて成長を行なうことによりCrNの析出のないGaCrNナノロッドが形成されることが分かった。低温成長されたGaCrNナノロッドは、室温強磁性を示すことが確認された。
(2)XAFS(X線吸収微細構造)測定によりGaCrNの原子配置の評価を行なった。比較的高基板温度ならびに高Cr濃度を目指した試料では、CrNの相分離が見られるが、低Cr濃度もしくは低基板温度で成長した試料では全く相分離が見られない。すなわち、GaCrNは準安定状態にあることが分かった。また、添加原子であるCrがテトラヒドロンのセンターからずれていることを示唆された。強磁性発現に大きく影響を与えていると考えられる。
(3)300℃の低温成長により2次相のないGd濃度13%のGaGdN強磁性半導体の成長が可能となることを明らかとした。これにより飽和磁化の大幅な増大を確認した。また、Siの同時ドーピングにより更なる飽和磁化の増大を観測した。XAFS測定により低温成長GaGdNでは磁性不純物GdはGaサイトを置換していることを明らかとした。
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