積層したMn系磁性半導体

叠层锰基磁性半导体

• 批准号: 14655231
• 负责人: 山本 雅彦
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655231/
• 关键词: 機能デバイス; スピンエレクトロニクス; Mn原子; 積層膜; 強磁性; キュリー温度; 半導体; 飽和磁化; エネルギーギャップ

新世代のスピンエレクトロニクスを担う新機能素子用の新材料の探索を目的として、スピンの大きいMn層と半導体層あるいは絶縁層との積層膜の磁気特性および電気特性について評価を行った。(1)表面酸化層を有するSi基板上に厚さ15nmのMn層を形成した。作製した直後の試料は常磁性であったが、600-700Kの温度で熱処理を行うと、室温での強磁性を発現した。(2)Mn(15nm)/SiO_2(1-3nm)/Si(15nm)の構造を有する積層膜について磁気特性の検討を行ったところ、530K以上の温度で熱処理を行うことにより、室温での強磁性を発現することがわかった。最も高い飽和磁化は、700K程度の温度で熱処理した積層膜において得られた。また、上記積層膜のキュリー温度は340K程度である。上記元素系を含む合金において、室温以上のキュリー温度を示すものは見つかっておらず、本研究の材料は新しい合金系を含む可能性が高い。(3)Mn(6nm)/X(0.5nm)/Si(6nm)[X-B, BN, B_4C, SiC]3層膜の磁気特性について検討を行った。作製した直後の試料は常磁性であったが、700K程度の温度で熱処理を行うと、77Kでの強磁性を発現した。Mn/B_4C/Si3層膜は、室温においても強磁性であった。その他の3層膜のキュリー温度は260K程度である。(4)[Mn(1nm)/SiO_2(1nm)]x20積層膜の磁気特性および電気特性の検討を行った。積層膜は室温で強磁性を示し、600-750Kでの熱処理を行うと磁化が増大した。キュリー温度は350K以上である。膜面垂直に電流を流し、その電気抵抗の温度依存性を測定したところ、熱処理前の積層膜は半導体的な挙動を示し、また、熱処理後の積層膜は金属的な挙動を示した。

The new generation of polymer materials is responsible for the exploration of new materials for new functional elements. The purpose of this research is to evaluate the magnetic and electrical properties of the Mn layer and the semiconductor layer. (1)A Mn layer with a thickness of 15nm was formed on the Si substrate. After processing, the sample exhibits normal magnetism, heat treatment at 600-700K, and ferromagnetism at room temperature. (2)Mn(15nm)/SiO_2(1-3nm)/Si(15nm) multilayer films have different structures, and their magnetic properties are studied. The highest saturation magnetization, 700K temperature and heat treatment of multilayer film The temperature of the film is 340K. In addition, the possibility of the inclusion of new alloy systems in the materials studied in this paper is high. (3)Mn(6nm)/X(0.5 nm)/Si(6nm)[X-B, BN, B_4C, SiC] triple-layer films are studied in detail. After processing, the sample becomes ferromagnetic at 700K and 77K. Mn/B_4C/Si3-layer films are ferromagnetic at room temperature. The temperature of the three-layer film is 260K (4) The magnetic and electrical properties of [Mn(1nm)/SiO_2(1nm)]x20 multilayer films were investigated. The multilayer films show ferromagnetic properties at room temperature, and magnetization increases during heat treatment at 600-750K. The temperature is above 350K. Measurement of temperature dependence of film surface vertical current, electrical resistance, and thermal conductivity of multilayer semiconductor films before and after heat treatment

项目成果

Ryoichi Nakatani: "Magnetic Properties in Mn/Si-O/Si(100)-substrate systems and Mn/Si-O/Si trilayers"Jpn.J.Appl.Phys.. 42・6A. 3392-3393 (2003)

Ryoichi Nakatani：“Mn/Si-O/Si(100)-基底系统和Mn/Si-O/Si三层膜中的磁性”Jpn.J.Appl.Phys.. 42・6A (2003)。

Ryoichi Nakatani: "Magnetic Statesand and Magnetization Process in Ni-Fe Sub-micron Cup-Shaped Dots"Jpn.J.Appl.Phys.. 42・8. 5024-5029 (2003)

Ryoichi Nakatani：“Ni-Fe亚微米杯状点的磁状态和磁化过程”Jpn.J.Appl.Phys.. 5024-5029 (2003)

Ryoichi Nakatani, Takayuki Kusano, Hirotaka Yakame, Masahiko Yamamoto: "Magnetic and Electric Properties in C/Mn/C/Si Multilayers"Jpn. J. Appl. Phys.. 41・10. 5978-5981 (2002)

Ryoichi Nakatani、Takayuki Kusano、Hirotaka Yakame、Masahiko Yamamoto：“C/Mn/C/Si 多层膜的磁电特性”Jpn. Phys. 41・10 (2002)

Yasushi Endo: "Effects of hydrogenation on structure and magnetic properties of Fe/La multilayers"Science and Technology of Advanced Materials. 5・1-2. 95-100 (2004)

远藤泰：“氢化对Fe/La多层膜的结构和磁性能的影响”先进材料科学与技术5·1-2（2004年）。

Yu Shiratsuchi, Masahiko Yamamoto, Yasuhiro Kamada: "Surface Structure of Self-Organised Sapphire (0001) Substrates with Various Inclined Angle"Jpn. J. Appl. Phys.. 41・9. 5719-5725 (2002)

Yu Shiratsuchi、Masahiko Yamamoto、Yasuhiro Kamada：“具有各种倾斜角度的自组织蓝宝石(0001)衬底的表面结构”Jpn. Phys. 41・9。