スピノーダル分解を利用した新規スピントロニクス材料及びデバイス応用に関する研究

2011 年度 実績報告書

• 研究領域: コンピューティクスによる物質デザイン：複合相関と非平衡ダイナミクス
• 研究課題/領域番号: 23104508
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 周 逸凱 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60346179)
• 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

研究概要

理論研究グループの半導体ナノスピントロニクス材料のデザインの検証並びにナノスピンメモリデバイスの実現を狙いとして、スピノーダル分解を利用し、GaDyN、GaCrN、GaGdNというスピントロニクス材料による自己形成縦型ナノ量子細線、量子井戸構造の物性評価、また、スピンメモリデバイスの試作を行う。本研究の遂行にあたり、理論研究グループと情報交換し、研究目的の達成を図る。
今年度以下のような研究結果が得られた。
1. Si(111)基板上に成長したGaGdNナノロッドの面内配向性が良いことがわかった。
2. GaGdN/GaN多重構造を持つナノロッドにすることによって、高濃度Gdを有するGaGdNナノロッドの作製ができ、磁化容易軸が成長方向に向いていることがわかった。
3. Gdビーム照射によって、ナノロッドの高さがそろう傾向を持ち、スピノーダル分解によるものであると考えられる。
4. GaGdN薄膜において、スピノーダル分解による自然超格子の形成を確認し、室温以上のブロッキング温度を持つことがわかった。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度の予定している試料の作製及び物性に関する解析をすべて行い、予想以上の研究成果が得られた。

今後の研究の推進方策

来年度は予定通りスピノーダル分解を利用し、今年度で得られた実験結果に基づき、デバイス構造を作製及び評価を進行していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] GaGdN/AlGaN multiple quantum disks grown by RF-plasma-assisted molecular-beam epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Tambo, S.Hasegawa, M.Uenaka, Y.K.Zhou, S.Emura, H.Asahi
  • 雑誌名: Phys.Stat.Sol.(a) 巻: 7 ページ: 1576-1578
  • DOI: 10.1002/pssa.201000928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of Gd-doped InGaN/GaN multiple quantum wells and their characterization (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Hasegawa, R.Kakimi, S.N.M.Tawil, D.Krishnamurthy, Y.K.Zhou, H.Asahi
  • 雑誌名: Phys.Stat.Sol.(c) 巻: 8(7-8) ページ: 2047-2049
  • DOI: 10.1002/pssc.201001022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large magneto-optical effect in low-temperature-grown GaDyN (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.K.Zhou, S.Emura, S.Hasegawa, H.Asahi
  • 雑誌名: Phys.Stat.Sol.(c) 巻: 8(7-8) ページ: 2173-2175
  • DOI: 10.1002/pssc.201001021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence from exciton-polarons in GaGdN/AlGaN multiquantum wells (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Almokhtar, S.Emura, Y.K.Zhou, S.Hasegawa, H.Asahi
  • 雑誌名: J.Phys. : Condens.Matter. 巻: 23 ページ: 325802-1-325802-4
  • DOI: 10.1088/0953-8984/23/32/325802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature molecular beam epitaxy growth and properties of GaGdN nanorods (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Tambo, S.Hasegawa, H.Kameoka, Y.K.Zhou, S.Emura, H.Asahi
  • 雑誌名: J.Cryst.Growth 巻: 323 ページ: 323-325
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2010.10.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of large Zeeman splitting in GaGdN/AlGaN ferromagnetic semiconductor double quantum well superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.K.Zhou, M.Almokhtarl, H.Kubo, N.Mori, S.Emura, S.Hasegawa, H.Asahi
  • 雑誌名: Solid State Commun 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] Large magneto-optical effect in low-temperature-grown GaCrN and GaCrN:Si (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.K.Zhou, S.Emura, S.Hasegawa, H.Asahi
  • 学会等名: 9th International Conference on Nitride Semicond uctors
  • 発表場所: Glasgow, UK
  • 年月日: 2011-07-13
• [学会発表] Large Zeeman splitting in GaGdN/AlGaN magnetic semiconductor double quantum well superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.K.Zhou, M.Almokhtar, H.Kubo, N.Mori, S.Emura, S.Hasegawa, H.Asahi
  • 学会等名: 5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors
  • 発表場所: Mie, Japan
  • 年月日: 2011-05-23
• [学会発表] Growth and characterization of GaN-based dilute magnetic semicondcutors and their nanostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Hasegawa, Y.K.Zhou, S.Emura, H.Asahi
  • 学会等名: 2011 Villa Conference on Interactions Among Nanostructures
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-22
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/pem/