磁性イオン原子層ドープ量子構造の局在励起子による微小領域磁性の研究

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1.ZuSe、MnSe、ZnMnSeのMBE成長量子構造の構成要素であるZnSe、MnSe、Zn_<0.79>Mn_<0.21>SeをGaAs(100)基板上にMBE成長させた。膜厚が1000Å以下と6200ÅのMnSe、Zn_<0.79>Mn_<0.21>Seエピタキシャル膜の格子定数はそれぞれ5.923Å、5.735Åであった。GaAs(100)基板上の臨界膜厚はそれぞれ8Å、75Åと計算された。以下に述べる超格子では井戸層にZnSeを、障壁層には結晶性・臨界膜厚・禁制帯幅を考慮してZn_<0.79>Mn_<0.21>Seを用いた。Zn_<0.79>Mn_<0.21>Seからは3.85eV(16K)にピークを持つ発光が観測され、自由励起子の結合エネルギーを24meV(ZnSeの値)として、以下の超格子の解析では障壁層の禁制帯幅を2.874eVとした。2.Zn_<0.79>Mn_<0.21>Se/ZnSe超格子のX線回折とPLスペクトルGaAs(100)基板上に厚み1000ÅのZnSeバッファ層を介して60周期のZn_<0.79>Mn_<0.21>Se/ZnSeからなる超格子をMBE法で作製した。Zn_<0.79>Mn_<0.21>Se層の厚みは36Åに固定してZnSe層の厚みを10、18、30Åと変化させた。X線回折の超格子サテライトピークの解析の結果、超格子の各層は格子緩和していることがわかった。量子準位間遷移発光が観測され、発光エネルギーは緩和成長量子井戸のクローニッヒ・ペニ-モデルで説明できた。ZnSe層が30Åと厚い試料のX線回折スペクトルには余分のピークが現れ、超格子構造の乱れが示唆された。