公募研究
活性化サイト一つ、ドーパントは、半導体中に正負の符号のキャリア源を発生する為に、デバイス技術として使われてきた。ドーパントの局所構造は半導体結晶の原子置換位置であり、半導体結晶の結合電子数より電子が過剰になるか不足するかで、発生できるキャリアの符号が決まる。ドーパントの一つ、MnドーパントはSi半導体及びIIIV族化合物半導体ではスピン源にもなり、RKKY相互作用を通して磁性を引き起こす報告がされスピントロニクス分野始まるきっかけになった。更に、Mn等の磁性不純物が２次元規則構造を形成すると、ハーフメタルになるとの理論的予測がされ、Digital Magnetic Alloyと呼ばれている。我々は、Mnドーパントが2次元性を持つ可能性を、Si(001) 4°オフ基板上のGe/Si界面構造と偏光XAFS法を利用することにより得た。Si(001) 4°オフ基板を用いることで、Mnの１次元構造を同じ方向に揃えることができる。又、Ge/SiとSi/Si界面を比較することによりMnドープ層より上と下の構造を区別できる。XAFSの偏光方向をMnの一次元構造に対して、面内水平、面内垂直、面法線方向の３方向をとることにより、結合方向の空間内の方向を特定できる。面内で異方性が強く、２つにモデルが提唱できる。Mn/Si(001)の構造を別の実験手法により決定すれば、何れのモデルがより適切かが判断できる。Ge/Si界面にMnをドーピングした試料の電気的特性を評価し、70-120Kで異常ホール効果を示した。今後、ホログラフィの技術を用いて構造モデルを決定すると共に、電気的特性との関係を探っていく。特にDigital Magnetic Alloyになっていないを詳細に検討する。
2: おおむね順調に進展している
ほぼ予想通りの進捗である。
計画通り進行させる。
すべて 2018 2017 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)
Nanoscale
巻: 10 ページ: 295～301
10.1039/c7nr07177a
J. Phys.: Condens. Matter
巻: 29 ページ: 155001
10.1088/1361-648X/aa6180
Appl. Phys. Lett.
巻: 111 ページ: 152104～152104
10.1063/1.5001154
