2013 Fiscal Year Annual Research Report
高キュリー温度を持つ磁性半導体における磁性機構の解明とその制御
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24860014
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
秋山 了太 筑波大学, 数理物質系, 助教 (40633962)
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| Project Period (FY) |
2012-08-31 – 2014-03-31
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| Keywords | カルコゲナイド / 電界効果 / 強磁性 / スピントロニクス / 磁性半導体 / イオン液体 |
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| Research Abstract |
本研究のテーマは磁性半導体に対してゲート電圧を印加できるような素子を作製し、ゲート電圧によって磁性を変調しようというものである。磁性を外部電圧によって制御できれば、低消費電力メモリなどへの応用研究に資することができる。それに加え、特に本研究で用いた磁性半導体(Zn,Cr)Teでは強磁性の発現機構が未解明であるので、Crの価数が強磁性に寄与している可能性があることを考慮すれば、ゲート電圧によってCr価数を制御することでその機構も解明しできると考えられる。磁化の変調を行うことで、磁性半導体のデバイス応用への布石を得るということ、強磁性機構を解明するという2つの目的を達するために本研究を設定した。
まず先行実験として、磁化曲線が明確で垂直磁気異方性のあるCr1-δTe薄膜を用いて、イオン液体を用いてゲート素子に加工して磁化変調を試みた。結果としてはプラス、マイナス両ゲート電圧において低温で磁化の大きさが増大することが確認された。その原因としては、Crの空孔の磁化配列が変化することが考えられる。
その後(Zn,Cr)Teにおいてもイオン液体を用いてゲート素子を作製して磁化変調を試みた結果、低温において正のゲート電圧で保磁力が減少し、負の保磁力では復元することが分かった。この変化は可逆的であり、(Zn,Cr)Te/p-ZnTeヘテロ接合の界面においてバンド変調が起こり、Crの価数が変化したことによると考えられる。
このようにCr1-δTeと(Zn,Cr)Teの2つの物質系において磁化の変調を達成することに成功し、その変調の起源の考察を行った。またゲート素子作製の過程においてAl2O3とAlNについて特性を詳細に調べ、特にAlNについてはその組成と電気絶縁特性の関係を明らかに出来た。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
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[Presentation] DEPOSITION AND CHARACTERIZATION OF ALUMINUM NITRIDE THIN FILMS AS AN INSULATOR FOR GATE-CONTROL DEVICES OF MAGNETISM2013
Author(s)
H. Oikawa, I. Harayama, K. Nagashima, O. Sekiba, Y. Ashizawa, A. Tsukamoto, K. Nakagawa, R. Akiyama, K. Kanazawa, S. Kuroda, and N. Ota
Organizer
MORIS 2013
Place of Presentation
Omiya sonic city (埼玉県大宮市)
Year and Date
20131202-20131205
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