2002 Fiscal Year Annual Research Report
サブナノメータ磁性半導体量子細線を含む量子構造の製作と磁気光学特性
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14550006
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
松本 俊 山梨大学, 工学部, 教授 (00020503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鍋谷 暢一 山梨大学, 工学部, 助手 (30283196)
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| Keywords | 磁性半導体 / 超格子 / ゼーマン効果 / 格子歪み / 磁気フォトルミネセンス / 磁気反射 |
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| Research Abstract |
1.磁性半導体超格子の製作と磁気光学特性
GaAs(100)基板上にZnCdSe/ZnMnSe超格子構造をMBE法で製作した。非磁性半導体のZnCdSeが井戸層、磁性半導体のZnMnSeが障壁層となる。障壁層の厚みが12A一定、井戸層の厚みが4〜35Aの範囲にある一連の試料を準備し、励起子遷移エネルギーの外部磁界依存性を磁気フォトルミネセンス(磁気PL)と磁気反射測定で調べた。超格子の発光ピークは井戸層厚の増加に伴って低エネルギー側に移動し、この井戸層厚依存性はクローニッヒ-ペニーモデルによる量子準位間遷移エネルギーの計算値に一致した。各試料の発光ピークは外部磁界印加で低エネルギー側へのゼーマンシフトを示した。観測されシフト量は井戸層厚の減少とともに増加し、このシフト量の井戸層厚依存性を磁性障壁層のバンドギャップのゼーマンシフトとクローニッヒ-ペニーモデルを組み合わせて解析した。障壁層と同じMn組成のZnMnSe単層エピタキシャル層で実測した有効Mn濃度を適用して超格子の遷移エネルギーの磁気シフト量を計算すると実測値より小さくなった。この差異の原因として障壁層と井F層の界面でのMnの拡散が考えられる。
2.ZnMnSeエピタキシャル結晶の磁気光学特性
GaAs基板上のZnMnSeエピタキシャル結晶には、基板との格子不整合および熱膨張係数不整合に起因する面内2次元圧縮歪みが存在し、ZnMnSeのバンド構造を変化させる。X線回折で格子歪みを正確に測定し、磁気反射遷移エネルギーに格子歪みが及ぼす影響を調べた。
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