2014 Fiscal Year Research-status Report
希薄磁性半導体GaMnAsのナノ領域の磁気特性測定法の開発と強磁性発現機構の解明
| Project/Area Number |
26790039
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
加来 滋 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80583137)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | スピンエレクトロニクス / 表面 / ナノ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
希薄磁性半導体GaMnAsの電子構造の解明と、磁区構造の解明ならびにその反転特性を総合的に評価可能な局所領域測定手法の開発を試みている。今年度は、走査トンネル顕微鏡(STM)を応用した弾道電子顕微鏡(BEEM)による実験システムの開発に取り組んだ。まず、BEEMのエネルギー分解能を量子井戸厚み1層の違いによる共鳴準位の変化を検出できるように向上させた。量子井戸の厚みを変えることで共鳴準位の位置が変るが、それに対応するスペクトルの変化をBEEMで検出できたことを示唆する結果が得られ、応用物理学会で発表した。また、測定手法としては、Spin偏極STMを用いる可能性も模索した。しかし、Spin偏極STMでは針先の磁化特性を一定に保持するのが技術的に困難であり、Spin偏極STMよりもBEEM法の方が本研究の手法としては適しているという知見が得られた。また、当初予定していたGaMnAsによるサンプルへテロ構造では、金属原子の拡散を抑制するため、室温での金属電極の蒸着を検討したが、温度が低温であるために金属膜の厚みを均一にコントロールすることが困難であった。この不均一性は、弾道電子にとっての平均自由行程との兼ね合いで、透過電流に不均一性をもたらす可能性が懸念された。この懸案を取り除くために、エネルギーGapの小さいInAs層をBEEM測定のための電極層に用いることを考案した。このため、目的とする磁性層は、格子定数とエピタキシャル成長の都合上、GaMnSbを用いる構造を考案した。GaMnSbを導入したヘテロ構造試料は作成過程であるが、このためのベース構造となるGaSb、InAs、AlSbによるヘテロ構造の作製技術を推進し、その結晶性の評価をヘキ開による断面STM法によって行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、GaMnAsのダブルレイヤーによるスピン注入及びドメイン観察を目的とした。GaMnAsの場合、最表面電極層との界面不均一性という課題が残ったが、一方で、InAs/GaSb/AlAsを用いたGaMnSbで同様の目的の実験を行える可能性を見出した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は、現在可能性として考えているGaMnAsとGaMnSbのヘテロ構造を最適化し、実際に弾道電子顕微鏡によるドメイン観察、制御、局所電子状態測定を行い、希薄磁性半導体の強磁性発現機構の解明に近づけたい。GaMnAsもGaMnSbも面直磁化の材料とする考えなので、マクロの磁化方向測定手法とも合わせて効果的に研究を進める。
|
| Causes of Carryover |
Co蒸着のためのE-Bガンを購入予定であったが、既存のE-Bガンの一部修理・改造によって、使用可能とできる見通しが立った。一方で、現行のSTM以上の安定性を持つSTMの立上目処が付いたため、次年度に立上経費として使用した方が研究を進める上で有意であると判断した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度、現行のSTMシステム以上の安定性をもつ新しいSTM装置を立ち上げる予定である。この新しいシステムの立上に伴い、設置空間の設計・作製、真空装置の購入費に当てる予定である。
|
