シリコン系スピン制御半導体の創成と光磁気特性の研究

硅基自旋控制半导体的制备及磁光特性研究

• 批准号: 09244205
• 负责人: 末益 崇
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09244205/
• 关键词: 希薄磁性半導体; 鉄シリサイド; 磁気輸送特性; 異常ホール効果; 負の磁気抵抗; SQUID; シリコン

Si基板上にエピタキシャル成長可能な直接遷移動型半導体β-FeSi_2は、発光素子材料として注目されているが、その磁気的性質は、これまで余り報告されていない。本来ならば磁化特性はSQUID等で測定するべきであるが、Si基板とβ-FeSi_2との選択エッチングは難しく、かつ、β-FeSi_2の数μm程度の厚膜エピキシャル成長技術は確立されていないため、SQUIDでの測定は現時点では有効とは言えない。そこで、本年度は、希薄磁性半導体GaMnAs等で行われているように、ホール測定から得られる磁気輸送特性から、β-FeSi_2の磁気的な性質を明らかにすことを目的に研究を行った。n-Si(001)基板上に2段階のRDE(Reactive Deposition Epitaxy)法により厚さ5000Åの単結晶β-FeSi_2膜をエピタラキシャル成長した。磁気輸送特性を測定したところ、77K以下において磁気抵抗が磁場の増加にともない減少する負の磁気抵抗効果を示した。10Kにおいて5T印加時、磁気抵抗の変化割合Δp/p(0)=10%であった。これは、これまで報告されているβ-FeSi_2の負の磁気抵抗効果示としては、最も大きい変化割合である。さらに、ホール抵抗においては、低温になるに従い低磁場領域での立ち上がりが鋭くなり、かつ高磁場領域で飽和する非線形性が確認された。我々の作製したノンド-ブのβ-FeSi_2はp型を示しており、実験で得られた非線形性は異常ホール効果によると考えている。この場合、異常ホール係数が抵抗率に比例すると仮定して導いたArrottプロットから、強磁性転移温度は約15Kと見積もられた。これまでの実験では、ヒステリシス等が未だ得られていないものの、低温においてβ-FeSi_2が強磁性的性質を示す可能性があることが示唆された。

Si substrate に エ ピ タ キ シ ャ ル growth could move な directly move type semiconductor beta FeSi_2 は, 発 light element material と し て attention さ れ て い る が, そ の properties of the magnetic 気 は, こ れ ま で yu り report さ れ て い な い. Originally な ら ば magnetization characteristics SQUID は で determination す る べ き で あ る が, Si substrate と beta FeSi_2 と の sentaku エ ッ チ ン グ は difficult し く, か つ, beta FeSi_2 の degree of several microns の thick film エ ピ キ シ ャ ル growth technique は establish さ れ て い な い た め SQUID, で の determination は now point で は have sharper と は said え な い . そ こ で, は this year, Mr Thin magnetic semiconductor GaMnAs で line わ れ て い る よ う に, ホ ー ル determination か ら have ら れ る magnetic 気 transportation か ら, beta FeSi_2 の な properties of magnetic 気 を Ming ら か に す こ と を purpose に を line っ た. N - Si (001) substrate に 2-stage order の RDE (Reactive Deposition Epitaxy) method に よ り thick さ 5000 a の 単 crystallization beta FeSi_2 membrane を エ ピ タ ラ キ シ ャ ル growth し た. Magnetic 気 conveying characteristics を test し た と こ ろ, below 77 k に お い て が magnetic field magnetic 気 resistance の raised plus に と も な い reduce す る negative magnetic 気 の resistance unseen fruit を shown し た. 10Kにお にお て5T Inca time, magnetic resistance <s:1> cut combination Δp/p(0)=10%であった. こ れ は, こ れ ま で report さ れ て い る beta FeSi_2 の negative magnetic 気 の resistance unseen fruit in と し て は, most も き い - the cut or で あ る. さ ら に, ホ ー ル resistance に お い て は, low temperature に な る に 従 い low magnetic field で の stand on ち が り が sharp く な り, か つ high saturated magnetic field で す る nonlinear availability が さ れ た. I 々 の cropping し た ノ ン ド - ブ の beta FeSi_2 は p-type を shown し て お り, be 験 で have ら れ た nonlinear は abnormal ホ ー ル unseen fruit に よ る と exam え て い る. こ の occasions, abnormal ホ ー ル coefficient が resistance rate に rate す る と 仮 set し て guide い た Arrott プ ロ ッ ト か ら, strong magnetic temperature は planning to move about 15 k と see product も ら れ た. こ れ ま で の be 験 で は, ヒ ス テ リ シ ス etc が may ら だ れ て い な い も の の, low temperature に お い て beta FeSi_2 が strong magnetic properties を す possibility in が あ る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

末益 崇: "Mognetotransport Properties of a Single-Crystalline β-FeSi_2 Layer Grown on Si(001) Substrate by Reoctive Deposition Eoitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 37巻・3B. (1998)

Takashi Suemasu：“通过反应沉积 Eoitaxy 在 Si(001) 基板上生长的单晶 β-FeSi_2 层的磁磁输运特性”，《日本应用物理学杂志》第 37 卷，3B（1998 年）。

末益 崇: "Si Molecular Beam Epitaxial Growth over an Atomie-Layer.Boron Adsorbed Si(001) Substrate and its Electrical Properties" Japanease Journal of Applied Physics. 36巻・12号. 7146-7151 (1997)

Takashi Suemasu：“原子层上的硅分子束外延生长。硼吸附的 Si(001) 基板及其电性能”日本应用物理学杂志第 36 卷，第 12 期。7146-7151 (1997)

末益 崇: "RDE法によるSi/β-FeSi_2/Si(001)構造の作製" 日本結晶成長学会誌. 25巻・1号. (1998)

Takashi Suemasu：“通过 RDE 方法制备 Si/β-FeSi_2/Si(001) 结构”，日本晶体生长学会杂志，第 25 卷，第 1 期（1998 年）。

田中 雅也: "Formation of β-FeSi_2 Layers on Si (001) Substrates" Japanese Journal of Applied Physics. 36巻・6A号. 3620-3624 (1997)

Masaya Tanaka：“Si (001) 基板上的 β-FeSi_2 层的形成”，《日本应用物理学杂志》第 36 卷，第 6A 期（1997 年）。

田中 雅也: "Reactive Deposition Epitaxial Growth of β-FeSi_2 Layers on Si (001)" Applied Surface Science. 117/118. 303-307 (1997)

Masaya Tanaka：“Si (001) 上 β-FeSi_2 层的反应沉积外延生长”应用表面科学 117/118 (1997)。