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スピン依存共鳴トンネル伝導現象とデバイスの研究

自旋相关共振隧道现象及器件研究

基本信息

批准号：
17656104
负责人：
田中雅明
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

強磁性半導体量子ヘテロ構造においては、量子サイズ効果によって様々な新しい機能が実現されると期待されている。しかし、今まで強磁性半導体ヘテロ構造における伝導特性の研究においては、明瞭な量子サイズ効果の観測は報告されてこなかった。我々は、強磁性半導体GaMnAsを量子井戸とする量子ヘテロ構造において、量子サイズ効果およびそれに起因したトンネル磁気抵抗効果(TMR)の振動現象を初めて明瞭に観測した。また、4・4Luttinger-Kohn k・p Hamiltonian、pd交換相互作用行列、およびトランスファー行列法を用いて、実験的に得られたGaMnAs量子井戸の量子準位を良く説明できることが分かった。MBE法を用いて、p-GaAs(001)基板上にGa0.95Mn0.05As(20 nm)/GaAs(1 nm)/A10.5Ga0.5As(4 nm)/GaAs(1 nm)/Ga0.95Mn0.05As(d nm)/GaAs(1 nm)/AlAS(4 nm)/Be:GaAs(100 nm)からなるGaMnAs量子井戸二重障壁ヘテロ構造を作製し、これらの素子において得られたd^2I/olV^2-V特性を測定した。すべての素子において、負のバイアス側、すなわち、正孔がp-GaAs基板から上部GaMnAs電極に向かって流れるバイアス側で、振動的な振る舞いが観測された。これらのピークは、量子井戸膜厚の増加に伴い、小さなバイアス側ヘシフトし、振動の周期は短くなっている。このような振動現象は、GaMnAs単一障壁磁気トンネル接合では見られなかった。従って、これらの振動は、GaMnAs量子井戸における量子サイズ効果に起因すると考えられる。これらの素子におけるTMRのバイアス依存性の測定を行ったところ、共鳴ピークに対応したバイアス電圧でTMRの増大が観測された。このように、本研究では、強磁性半導体ヘテロ構造において、量子サイズ効果とそれによるTMRの振動現象を初めて観測することに成功した。

Thermomagnetic semiconductor quantum ヘテロ structure においては, quantum サイズ effect によって様々な new しい function が実行されるとlook forward to されている. Research on the structure and conductivity characteristics of ferromagnetic semiconductor ヘテロおいては, 明なquantum サイズ Effect の観measurement は report されてこなかった. I 々は, strong magnetic semiconductor GaMnAs を quantum well do とする quantum ヘテロ structure において, quantum サイズ effect The cause of the vibration phenomenon caused by the magnetic resistance effect (TMR) of the original magnetic field was first understood and measured.また、4・4Luttinger-Kohn k・p Hamiltonian, pd exchange interaction queue, row method and row method , 実験's られたGaMnAs quantum welldo のquantum level を好く explanation できることが分かった. The MBE method uses Ga0.95Mn0.05As(20 nm)/GaAs(1 nm)/A10.5Ga0.5As(4 nm)/GaAs(1 nm)/Ga0.95Mn0.05As(d nm)/GaAs(1 nm)/AlAS(4 nm)/Be:GaAs(100) on a p-GaAs(001) substrate. nm) GaMnAs quantum well was manufactured by double barrier structure and measured by d^2I/olV^2-V characteristics of nanometer.すべての真子において, negative のバイアス side, すなわち, positive hole がp-GaAs substrate からThe GaMnAs electrode is connected to the side of the electrode, and the vibration of the electrode is measured.これらのピークは, quantum well film thickness のincrease plus にband い, small さなバイアスlateral ヘシフトし, vibration のcyclic short くなっている. The vibration phenomenon is caused by the GaMnAs single barrier magnetic coupling.従って, これらのvibrationは, GaMnAs quantum well 戸におけるquantum サイズeffectにcause すると考えられる. TMR's Dependency Measurement , resonance ピークに対応したバイアス电徧でTMRのincreasing large が観measurement された.このように, this research では, ferromagnetic semiconductor ヘテロ structure において, quantum サイThe vibration phenomenon of TMR has been successfully tested since the beginning of the test.