| 研究課題/領域番号 |
18560306
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
浅田 裕法 山口大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (70201887)
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| 研究分担者 |
小柳 剛 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90178385)
仙波 伸也 宇部工業高等専門学校, 准教授 (40342555)
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| 研究期間 (年度) |
2006 – 2007
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| キーワード | スピンエレクトロニクス / 機能デバイス / 希薄磁性半導体 / IV-VI族半導体 / 強磁性半導体 |
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| 研究概要 |
本課題では、分子線エピタキシー(MBE)法によるGeTeベース強磁性半導体の成長および強磁性トンネル接合素子(MTJ)の作製を行ない以下の成果を得た。
1.MBE法によるGeTeベース希薄磁性半導体の合成
GeTeベース強磁性半導体の結晶性や磁気特性は磁性イオンとTeの供給比に強く依存することを明らかにした。また、基板としてBaF_2とSrF_2を比較したところ、SrF_2の方が良好な結晶性を示した。得られたキュリー温度はGe_<1-x>Mn_xTeではx=0.08のとき200K、Ge_<1-x>Cr_xTeではx=0.07のとき190Kとスパッタ法やクラスタイオンビーム(ICB)法に比べ大きく向上した。
2.p-n-p型MTJの作製と評価
ICB法によりCdS障壁層を有するMTJを作製したところ、障壁幅3.4nmの素子においてトンネル電流を確認した。Simmonsの式より得られた障壁高さは0.28eVであり、設計値(2.1eV)に比べかなり低い値であった。トンネル磁気抵抗効果は得られなかった。そこで、MBE法による成長を行い、GeTe/GeMnTe/CdS/GeMnTeエピタキシャル膜の成長に成功した。
3.p型半導体や絶縁体を障壁層としたMTJの作製と評価
p型半導体ZnTeやスピンフィルタとして働く強磁性絶縁体EuS、およびSrF_2を障壁層に用いたMTJの作製を行なった。ZnTeおよびEuSについてはMBE法による成長を行ない、両積層膜ともにエピタキシャル成長を確認した。磁気輸送特性を測定した結果、GeTe/GeMnTe/EuS(2 nm)/GeTe構造において、10Kで約4.2%の磁気抵抗比を得た。Simmonsの式より得られた障壁幅は設計値とほぼ一致しており、障壁の高さは0.88-1.07eVであった。
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