化学反応を利用した磁気ナノ構造の創製とその物性

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MnAs,MnSbは強磁性を示す金属であり,磁気光学特性が大きいことで知られている。近年、これらのエピタキシャル薄膜をMBEで半導体上に成長させる試みが活発に行われ、半導体と強磁性金属のヘテロ結合による新しいデバイスの可能性が注目されている。これらの磁性体の低次元構造は将来の超高密度磁気記録技術の開発に重要であるばかりでなく、微小磁性体の磁化ダイナミクスの研究など基礎研究においても興味深い系である。本研究ではMnAs,MnSbの低次元構造(ドット、多層膜)の作製を行い、構造、電子状態、磁性について研究を行った。ドットの作製には硫黄終端化GaAs(100)基板を用いた。また、多層膜については(MnSb/MnAs)n多層構造、および(MnAs/GaAs)n構造を作製した。これらのドットのサイズは20nm程度であり、密度は2.3x10^<10>個/cm^2であることが分かった。これらのドットの形成は硫黄終端化により、表面エネルギーが大きく減少したためと考えられる。磁化特性についてはMnSbドットは室温で強磁性を示し、MnAsドットは50Kで強磁性を示した。また、光電子分光の結果から、ドットにおいてはバルクと異なり、局在した電子状態を示すことがわかった。