2002 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
02J10796
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
千葉 大地 東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | (Ga,Mn)As / (In,Mn)As / 電解制御強磁性 / トンネル磁気抵抗効果 |
Research Abstract |
本研究ではホール誘起強磁性体であるIII-V族強磁性半導体を用いて、大きく分けて以下の三つのことを行った。 1.強磁性の電界制御 強磁性半導体(In,Mn)Asをチャネル層にもつ電界効果型トランジスタ構造を作製し、チャネル層のキャリア濃度を増減することで、強磁性状態のスイッチを行うことは以前に成功していたが、スイッチ可能な温度領域を従来の2K程度から4K程度にまで広げることができた。また、チャネル層として(Ga,Mn)Asや(Al,Ga,Mn)Asを用いた電界効果型トランジスタにおいても、電界印加による保磁力の変調を確認した。 2.大きなトンネル型磁気抵抗効果の観測 (Ga,Mn)Asにおいては、他のグループでは70%程度のトンネル磁気抵抗効果(TMR)が観測されていた。このとき用いられていたのはAlAs障壁層であった。本研究ではスピン注入磁化反転の観測を目指し、トンネル抵抗の低減と更なる磁気抵抗変化率の向上を目指しGaAs障壁に着目した。GaAs障壁はAlAsに比べ障壁高さが低く、クオリティも高いのでさらなる低抵抗化と高TMR変化率を期待した。結果としては、105%もの磁気抵抗変化率が観測され、接合抵抗も従来より2桁程度低減できた。 3.(Ga,Mn)Asの転移温度の向上 (Ga,Mn)Asの強磁性転移温度はここ数年間110Kを超えなかった。本研究では(Ga,Mn)As/GaAs/(Ga,Mn)As三層構造において、低温アニールを施すことにより160Kもの強磁性転移温度を得ることができた。また三層構造にした場合、アニールの効果は上部(Ga,Mn)As層にのみに現れ、下部には影響が現れないことが分かった。このことから、アニール効果は表面と深い関わりがあることが明らかになった。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] J.H.Zhao: "Growth and Properties of (Ga,Mn)As on Si(100) Substrate"Journal of Crystal growth. 237-239. 1349-1352 (2002)
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[Publications] K.Takamura: "Magnetic properties of (Al,Ga,Mn)As"Applied Physics Letters. 81. 2590-2592 (2002)
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[Publications] F.Matsukura: "Spin degree of freedom in ferromagnetic semiconductor heterostructures"Physica E. 16. 104-110 (2003)
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[Publications] D.Chiba: "Electric field effect on the magnetic properties of III-V ferromagnetic semiconductor (In,Mn)As and ((Al),Ga,Mn)As"Journal of Superconductivity. 16. 179-182 (2003)