• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2008 年度 実績報告書

室温強磁性カルコパイライトエピタキシーと薄膜物性評価

研究課題

研究課題/領域番号 19560012
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

内富 直隆  長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (20313562)

研究分担者 加藤 有行  長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (10303190)
神保 良夫  長岡技術科学大学, 工学部, 技術職員 (10134975)
キーワード結晶工学 / 結晶成長 / 界面・界面物性 / 半導体
研究概要

室温強磁性を発現する可能性のある半導体薄膜としてII-IV-V_2半導体であるMnドープZnSnAs_2に着目して、分子線エピタキシー(MBE)による結晶成長条件とその電気的・磁気的性質について研究を行った。ZnSnAs_2膜がInP基板に格子整合することが第2相の発生を抑制し、この薄膜が室温で強磁性を示すことが観測された。(ここでは、格子整合系室温強磁性半導体と呼んでいる)
MnドープZnSnAs_2薄膜の強磁性発現のメカニズムについて理解するために、アンドープのZnSnAs_2薄膜の性質について調べる必要があり、再度ZnSnAs_2薄膜の結晶成長の実験を行った。ZnSnAs_2薄膜はp型伝導性を示し、その伝導特性の温度依存性を調べた。その結果、価電子帯から近いところにアクセプタ準位の存在が明らかになった。(このような特徴はZnSnAs_2バルク結晶の挙動と概ね一致する結果である)Mnドープの実験では、2から7%の範囲でドープ量を変えてZnSnAs_2薄膜の結晶成長を行った。その結果、Mnドープ量を増加させると抵抗率の増大が見られるが、強磁性の傾向が現れることがわかった。この実験からは、高抵抗のために通常磁性半導体で観測される異常ホール効果については観測することができなかった。このような特徴はZnSnAs_2のアクセプタ不純物バンドが磁気特性に影響を及ぼしていると推察されるが今後の検討課題である。
ZnSnAs_2はこれまでの実験結果から室温で強磁性を示す半導体であることが明らかになりつつあるが、Mn不純物がZnサイトとSnサイトのどちらに置換しているかについては、まだ明らかになっていない。ZnSnAs_2はナローバンドギャップ半導体であるにもかかわらず室温で強磁性を示す材料であり、これまでの化学トレンドから外れる傾向にある。20年度の研究結果に基づいて、21年度には蛍光X線ホログラフィーを用いた局所構造解析によりMnの置換サイトに関する共同研究を行う予定である。このような実験から、強磁性発現のメカニズムの解明につなげたいと考えている。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Impurity band conduction and negative magnetoresistance in p-ZnSnAs2 thin films2009

    • 著者名/発表者名
      J. T. Asubar
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (C) 6

      ページ: 1158-1161

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MBE growth of Mn-doped ZnSnAs2 thin films2009

    • 著者名/発表者名
      J. T. Asubar
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 311

      ページ: 929-932

    • 査読あり
  • [学会発表] Ferromagnetic Mn-doped ZnSnAs2 thin films lattice-matched with InP2009

    • 著者名/発表者名
      Joel T. Asubar
    • 学会等名
      The 13^<th> Symposium on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2009-01-27
  • [学会発表] Highly-Resolution X-ray Diffraction Studies of Molecular Beam Epitaxy-Grown ZnSnAs2 Epitaxial Films on InP (001)Substrates2008

    • 著者名/発表者名
      Joel T. Asubar
    • 学会等名
      平成20年度 日本物理学会新潟支部 第37回例会
    • 発表場所
      新潟県新潟市
    • 年月日
      2008-12-02
  • [学会発表] Zn-Sn-As: Mn/Si(001)のMBE成長と評価2008

    • 著者名/発表者名
      我妻優二
    • 学会等名
      第18回電気学会東京支部新潟支所研究発表会
    • 発表場所
      新潟県新潟市
    • 年月日
      2008-11-03
  • [学会発表] Room-temperature ferronmagetism in Mn-doped ZnSnAs2 thin films grown on InP substrates2008

    • 著者名/発表者名
      N. Uchitomi
    • 学会等名
      The 2^<nd> IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 年月日
      2008-10-20
  • [学会発表] Ferromagnetic Mn-doped ZnSnAs2 thin films lattice-matched with InP2008

    • 著者名/発表者名
      Joel T. Asubar
    • 学会等名
      16^<th> Inteference on Ternary and Multinary Compounds
    • 発表場所
      ドイツ・ベルリン
    • 年月日
      2008-09-15
  • [学会発表] ZnSnAsj薄膜のキャリア輸送機構2008

    • 著者名/発表者名
      Joel T. Asubar
    • 学会等名
      2008年(平成20年)秋季第69回応用物理学学術講演会
    • 発表場所
      愛知県春日井市
    • 年月日
      2008-09-02
  • [学会発表] Growth, structural and transport properties of ZnSnAs2 thin films on InP (001)substrates2008

    • 著者名/発表者名
      Joel T. Asubar
    • 学会等名
      27^<th> Electronic Materials Symposium
    • 発表場所
      静岡県伊豆の国市
    • 年月日
      2008-07-21
  • [学会発表] MBE growth of Mn-doped ZnSnAs2 thin films2008

    • 著者名/発表者名
      Joel T. Asubar
    • 学会等名
      The 4^<th> Asian Confrerence on Crystal Growth and Crystal Technology
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2008-05-21
  • [産業財産権] 磁性半導体素子2008

    • 発明者名
      内富直隆
    • 権利者名
      内富直隆
    • 産業財産権番号
      特願2008-300134
    • 出願年月日
      2008-11-25

URL: 

公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi