サブミリ波ESRを用いた磁性半導体超構造の研究

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サブミリ波ESRによりIII-VならびにII-VI族希薄磁性半導体の電子状態、磁気的状態を研究した。III-V族のGaMnAsに関して強磁性転移温度以下で強磁性共鳴信号を観測し、飽和磁化を見積もった。これよりドープしたMn^<2+>の約半分が磁化に寄与していると評価した。今回観測した信号はg=2であることから、Mn^<2+>の信号と考えられる。Mn^<3+>の信号は観測されなかったが、線幅が広くなっている可能性もある。ESRからはMn^<2+>の存在は確認されたが、Mn^<3+>の状態に関してはさらに研究が必要である。次にII-VI族のCd(Mn)TeのESRを系統的に行い、磁場中でスピングラス状態から乱れた反強磁性状態へのクロスオーバーを見いだした。このクロスオーバーの磁場から、35%Mnをドープした系でのMn間の平均の分子場は約7T程度と考えられる。さらに、線幅と線形の解析から内部場の分布等を見積もった。線形は単純なガウス分布ではなく、中心磁場の異なる複数のガウス分布の和で表されることから、クラスター的なスピングラスになっていると考えられる。このことはII-VI族では超交換相互作用が支配的であるということと対応している。GaMnAsに関して放射光を用いて遠赤外領域までの分光測定を行い、キャリアのプラズマ振動数に対応すると思われる反射率の立ち上がりを20cm^<-1>以下の低波数側で見つけた。この反射率の立ち上がりはGaAsのバンドギャップ内に出来た新しい状態の存在を示唆していると考えられる。