2003 Fiscal Year Annual Research Report
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14076210
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宗片 比呂夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 剛 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70323805)
腰原 伸也 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10192056)
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| Keywords | 磁性半導体 / 磁性体・半導体ナノ複合構造 / キャリア誘起磁化 / 光磁化 / スピンダイナミクス |
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| Research Abstract |
(1)強磁性半導体(Ga,Mn)Asの作製と評価
強磁性(Ga,Mn)Asの電気化学容量測定法を研究し、ショットキー接合モデルが適用できる測定条件を明確化するとともに、含有Mn濃度、イオン化Mnアクセプター濃度、および正孔キャリア濃度との間の定量的関係を世界に先駆けて明らかにした。さらに、室温における非対称散乱因子も世界に先駆けて決定した。加えて、Mnが孤立アクセプタとして振舞う希薄極限領域と強磁性を発現する価電子バンド伝導領域の間に不純物伝導領域が存在することを実験的に明かにした。
(2)光学的スピン注入によるゼロ磁場磁化回転
強磁性(Ga,Mn)As中にスピン偏極正孔キャリアを光注入することで、外部磁場をかけなくても強磁性Mnスピンの協同的な回転が誘起され、その結果、磁化の回転が起こることを世界に先駆けて見出した。磁化回転のピコ秒ダイナミクスを実験的に調べ、磁化回転は正孔スピン発生と同時に誘起され(1ps以下)、回転後の緩和速度は結晶薄膜の磁気異方性に起因する有効磁場と強いダンピングで決まることを明かにした。スピン偏極正孔と強磁性Mnスピン系カップルした複合スピン系の存在を作業仮説として提唱した。さらに、量子閉じ込め効果による価電子帯の変調を利用した磁化回転の制御を実験的に検討し、極カー回転角の増大を見出した。
(3)ワイドギャップ磁性混晶半導体(Ga,In,Mn)Nの作製と光物性
(Ga,In,Mn)N系磁性混晶半導体の作製と評価を行い、Sn添加によってMnのスピン数が5/2から4/2へと変化すること、また、In混晶化よる結晶品質向上でバンド間遷移ならびに深いMn準位が絡む光学遷移が明確化し、磁気光学効果とフォトルミネッセンスが得られることを見出した。
(4)GaAs-Fe複合構造薄膜における室温光磁化とその応用
東工大・進士研究室と共同で光駆動型マイクロカンチレバーを試作し、磁場を印加した状態で先端部に光を断続的に照射した結果、印加磁場1.7Tで、波長600nm、パワー0.7mWのレーザ光を照射すると、約3μmの変移が可逆的に生ずることが認められ原理実験に成功した。
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[Publications] Y.Mitsumori, A.Oiwa, H.Munekata, et al.: "Dynamics of photo-induced magnetization rotation in ferromagnetic semiconductor p-(Ga,Mn)As}"Physical Review B. 69. 033203-033206 (2004)
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[Publications] T.Shinshi, H.Munekata, et al.: "Light-driven microcantilever actuator based on photoenhanced magnetization in a GaAs-Fe composite film"Applied Physics Letter. 83. 3425-3427 (2003)
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[Publications] R.Moriya, H.Munekata: "Relation among concentrations of incorporated Mn atoms, ionized Mn acceptors, and holes in p-(Ga,Mn)As epilayers"Journal Applied Physics. 93. 4603-4609 (2003)
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[Publications] H.Munekata, A.Oiwa, et al.: "Rotation of Ferromagnetically Coupled Mn Spins in (Ga,Mn)As by Hole Spins"J.Superconductivity : Incorporating Novel Magnetism. 16. 411-414 (2003)
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[Publications] T.Kondo, H.Munekata, et al.: "(Ga,Mn)N:Sn Epilayers"J.Superconductivity : Incorporating Novel Magnetism. 16. 103-106 (2003)
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[Publications] G.D.Sanders, C.J.Stanton, J.Kono, H.Munekata, et al.: "Theoretical and experimental studies of cyclotron resonance of p-type InAs and InMnAs at ultrahigh magnetic fields"Journal of Applied Physics. 93. 6897-6901 (2003)
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[Publications] 宗片 比呂夫: "ナノテクノロジー大事典(川合知二監修)中の「スピントロニクス」の章"(株)工業調査会. 490-500 (2003)
