超構造制御によるSi中での磁気輸送異常温度の上昇を目指した研究

本研究は、Si : Ceにおいて、代表者によって見出された強磁性、スピングラス、重い電子等の新規な量子現象が、従来の理論で説明できる現象であるか否かを解明する事である。本年度得られた結果を研究実施計画に沿って報告する。(1)スピン数、バンド構造、キャリア数を制御されたSi希薄磁性半導体の作成キャリア数、Ce量、Ceの分散状態、格子定数、半導体のバンド構造、を独立に変化させ過飽和状態のSi : Ce薄膜を作成するために低温成長プロセスを検討した。低温成長時に生じる不均一三次元核形成を抑制するために基板の前処理方法、基板昇温時の残留ガスのモニタリングと抑制、成長速度の最適化を行い、1.5 at%までCeを過飽和に固溶させることが可能になった。従来は0.5at%であったので大きな改善である。また、表面平坦性やキャリアモビリティーも従来条件で作成した試料より優れていることが確認された。(2)低磁場及び高磁場での帯磁率測定、磁化測定、比抵抗および磁気抵抗測定従来試料で測定した結果、磁化や比抵抗の温度特性に異常が生じるカスプ温度は固溶しているCe量の増大に伴って増加し現在は最高温度190Kである。(3)磁気輸送異常現象のバンド依存性の検討パルス磁場印加によるスピン応答によってドメインサイズを推定した。(4)酸化物を形成し,MOSキャパシターを作成し磁気抵抗の電界効果について新規な現象が観察された。

本研究は、Si : Ceにおいて、代表者によって見出された強磁性、スピングラス、重い電子等の新規な量子現象が、従来の理論で説明できる現象であるか否かを解明する事である。本年度得られた結果を研究実施計画に沿って報告する。(1)スピン数、バンド構造、キャリア数を制御されたSi希薄磁性半導体の作成キャリア数、Ce量、Ceの分散状態、格子定数、半導体のバンド構造、を独立に変化させ過飽和状態のSi : Ce薄膜を作成するために低温成長プロセスを検討した。低温成長時に生じる不均一三次元核形成を抑制するために基板の前処理方法、基板昇温時の残留ガスのモニタリングと抑制、成長速度の最適化を行い、1.5 at%までCeを過飽和に固溶させることが可能になった。従来は0.5at%であったので大きな改善である。また、表面平坦性やキャリアモビリティーも従来条件で作成した試料より優れていることが確認された。(2)低磁場及び高磁場での帯磁率測定、磁化測定、比抵抗および磁気抵抗測定従来試料で測定した結果、磁化や比抵抗の温度特性に異常が生じるカスプ温度は固溶しているCe量の増大に伴って増加し現在は最高温度190Kである。(3)磁気輸送異常現象のバンド依存性の検討パルス磁場印加によるスピン応答によってドメインサイズを推定した。(4)酸化物を形成し,MOSキャパシターを作成し磁気抵抗の電界効果について新規な現象が観察された。