2015 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
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26790039
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
加来 滋 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80583137)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノ / 表面 / スピン / 超高真空 / 走査プローブ顕微鏡 / 希薄磁性半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「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」という題目で、いずれもSTM測定法の応用である弾道電子顕微鏡とスピン偏極STMの両面から取り組んでいる。本年度、弾道電子顕微鏡においては、そもそもの測定分解能を精密に見積もるためのシミュレーション法の構築とモデル実験を行った。一方で、スピン偏極STMについては、最新の反強磁性バルクCr探針を用いた手法の導入に成功し、ようやく本実験と組み合わせられるところまでレベルを向上させることができた。明瞭で安定した磁気像が再現良くCr（００１）の試料で測定されることを確認した。一方で、希薄にMnドープしたGaAs(110)面あるいは、ヘキ開後にMnを少量蒸着させたGaAs(110)面において、STM測定の下準備を整えた。すでに、GaAs(001)上にMnをSTM針による電圧パルスでGa原子と置換する技術、原子をマニュピュレートする技術は報告されていたが、これと同じ操作が申請者らでも可能となった。加えて強磁性を発現する一般的なMn濃度を持つGaMnAs(110)ヘキ開面においても、非磁性W-tipを使ってSTMの予備測定を行った。これは今後スピン偏極STMを応用するための検討実験である。段階的にMn濃度を0.1%から5%まで変化させ、その間の最表面Mn原子の状態密度－エネルギー特性を調べた。今後は最表面Mnに限定せず、GaMnAsバルクの一般的な状態密度の測定に臨みたいが、現状最表面Mnについては、Mn濃度に大きく依存せず、バルクよりもむしろ表面特有の効果を反映した深い束縛状態があらわに観測されることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定では弾道電子顕微鏡を用いたナノ領域の磁性測定を主に考えていたが、そのための試料構造作成が想定よりも困難であったこと、分解能の評価が難しいことから、精密な分解能評価のためのシミュレーション作製などに時間を要した。さらに、並行して進めていたスピン偏極STM法のほうで技術的な大きな進展があったため、それを本研究に本格的に適用するための準備に時間を割いた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はスピン偏極STMを用いたGaMnAs(110)面のナノ磁性測定法に重点をおく。GaMnAsのスピン偏極STM測定はこれまでに報告がなく、ナノ領域での新しい知見が得られると期待される。また、低濃度のMnつまり、Mnが孤立した系においても、スピン偏極STMと強磁場印加を組み合わせて新しい研究ができると考えており、これによってもGaMnAs中のMnの極微領域での磁気的相互作用についての理解を深めたい。
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| Causes of Carryover |
弾道電子顕微鏡を用いた測定に関する研究進捗に遅延があったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
スピン偏極STM法を用いた方法に一部研究計画を修正するが、極低温でのMnのGaAs表面への蒸着を可能とするための超高真空システムの改造に使用する予定である。
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[Presentation] GaMnAsの巨大熱電能2015
Author(s)
K.Arakawa, Y.Taketomi, S.Kaku, and J.Yoshino
Organizer
34th Electronic Materials Symposium
Place of Presentation
ラフォーレ琵琶湖
Year and Date
2015-07-15 – 2015-07-17
