| 研究課題/領域番号 |
25390052
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
内富 直隆 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (20313562)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 半導体スピントロ二クス |
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| 研究概要 |
Ｍｎ添加ＺｎＳｎＡｓ２：Ｍｎ薄膜は, ＩｎＰ基板上に格子整合して薄膜結晶成長することができ室温強磁性を示す磁性半導体薄膜である。このような理由から、ＩｎＰベーススピントロ二クスを展開させていく磁性半導体として有望と考えられ研究を進めている。本研究テーマでは、デバイス応用のために微細パターン形成が必要であり、ＩｎＰ基板上に成長されたＺｎＳｎＡｓ２：Ｍｎ薄膜のエッチング加工の可能性とそのプロセス条件について検討を行った。その結果、ＩｎＰ基板上のＺｎＳｎＡｓ２：Ｍｎ薄膜は、硝酸あるいは硫酸をベースとしたエッチング溶液で、パターン形成できることが分かった。特に硝酸溶液は基板であるＩｎＰと選択性があり、ＺｎＳｎＡｓ２：Ｍｎ膜の選択エッチング溶液として最適であることが確認できた。また、硫酸の場合には、ＺｎＳｎＡｓ２とＩｎＰ基板の両方に対してエッチングできることから、これらの溶液を組み合わせることで所望のパターン形成が可能であることが分かる。このような結果に基づいて適切なレジストを選択し、ホール効果測定用のホールバーを、サイドエッチイングの影響の少ない状態でパターン形成することができた。 デバイス応用の基本となるスピン注入を測定する方法であるハンレ効果測定の実験を行うためにｐ型ＩｎＰ基板上にＺｎＳｎＡｓ２：Ｍｎ薄膜を成長させた。今後、これらの基板を用いてハンレ効果を測定するための微細パターン形成を予定している。本年度は、再度分子線エピタキシーによる結晶成長条件の見直しを行った。基板温度を変化させて化学量論比になるＺｎＳｎＡｓ２薄膜の作製条件を確認し、最適な基板設定温度が３４０℃であることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ＺｎＳｎＡｓ２：Ｍｎ薄膜のＩｎＰベーススピントロ二クスデバイスへの適用には、分子線エピタキシーによる薄膜成長の再現性と、微細パターン形成プロセスの確立が必要である。分子線エピタキシーによるＺｎＳｎＡｓ２：Ｍｎ薄膜の結晶成長については基板温度の最適化により磁性半導体としての再現性が確認できた。デバイス応用に向けたパターン形成については、ＺｎＳｎＡｓ２：Ｍｎの選択エッチングができる硝酸の可能性を確認することができ、デバイスプロセスの一歩となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
室温磁性半導体の成膜技術についてはほぼ確立したと考えられることから、デバイス応用を意図したパターン形成とそれらの磁気・電気・光学測定を行い、この材料のデバイス応用性を検討する。ホール効果素子の作製は主に学内で行い、異常ホール効果などについて測定を行う。一方、ホールスピン注入実験のパターン作製には精度が必要であることから、実験用クリーンルームを有して微細パターン形成装置を有する近隣の研究機関に協力をお願いしている。ハンレ効果の実験には昨年課題となったオーミック電極の問題がありこの検討を行うことも必要である。半導体スピントロ二クスの具体的なデバイス応用については、これからの検討課題であり、半導体デバイスの高機能化に向けた良い機会と捉えている。あわせて、強磁性発現のメカニズムについては十分理解するには至っていないことから、関連する研究機関の協力を得ながらその解明を進める。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
納品された物品の支払いが遅れている会計上の理由により次年度に繰り越されたものです。
平成２６年度に消耗品購入の一部として使用する予定です。
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