極限界面・結晶成長制御による室温スピントロニクスデバイスの研究

利用极限平面和晶体生长控制的室温自旋电子器件研究

• 批准号: 16031208
• 负责人: 田畑 仁
• 金额: $ 3.2万
• 依托单位: Osaka University
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16031208/
• 关键词: 酸化物ワイドギャップ半導体; 磁気光学測定; スピントランジスタ; ホモエピタキシャル成長; 非平衡薄膜結晶成長; 非平衡膜結晶成長; 2次元電子ガス

室温動作可能なスピン偏極素子作製を目指し、ZnOベースのホモエピ成長を行い極限界面・結晶成長制御によるスピン物性制御を実施した。これまでの研究により、現在実用化されているアモルファスシリコンTFTを凌ぐ良好な特性(増幅率(>10^6)と移動度(10cm^2/Vs))の薄膜トランジスタを多結晶ZnO/SiO_2系にて実現している。この電界によるキャリア数制御という、要素技術を単結晶上のホモエピタキシャル薄膜に適用した。特にZnO薄膜へのCoをドーピングによるワイドギャップ磁性半導体の実現が、極限界面・結晶成長制御により系統的制御が可能となった。特にZnO薄膜作製時の極性制御は結晶成長モードに密接に関係し、強磁性発現に極めて重要な因子であることが明らかになった。酸素極性、Zn極性共に明瞭なキャリア濃度と磁化率に正の相関があり、10^<19>cm^<-3>以上の電子キャリア領域で1ボーア磁子/Coを超える大きな強磁性が発現した。室温スピントロニクスデバイスのプロトタイプとしてTMR素子作製をドライエッチング処理によりメサ構造を形成することで実施した。このような接合型素子によるスピントンネル素子、あるいは異方性結晶成長特性を利用した量子細線構造形成による量子井戸型光素子を希薄磁性半導体をベースとして作製し、その動作の検証を行った。トンネルバリア層となるMgOあるいはAl_2O_3薄膜の品質がTMR特性を支配しており、今後のデバイス特性改善に必須であることが分かった。また、最適なクラッド材料を選択し、あらゆる希薄磁性半導体に対しても適用できるような汎用性をもった装置開発を行った。

Room temperature operation of the polaroid control system, ZnO crystal growth limit interface, crystal growth control system, physical properties control In this study, the thin film structure of polycrystalline ZnO/SiO_2 system with good characteristics (amplitude (>10^6) and mobility (10cm^2/Vs)) was realized. The electric field is divided into two parts: the first part is the electric field, the second part is the electric field, the third part is the electric field, the fourth part is the electric field Special ZnO thin film Co-doped silicon oxide thin film Co-doped silicon oxide thin film In particular, the polarity control of ZnO thin films is an important factor in the formation of close contact and ferromagnetic properties. Acid polarity, Zn polarity together clearly show that the concentration and magnetic susceptibility are positively correlated with the electron concentration above 10^<19>cm^, the magnetic field above 1 <-3>^, and the ferromagnetic field above 1 ^. The temperature of the room is different from the temperature of the room. The temperature of the room is different from the temperature of the room. This kind of junction element is used for quantum fine wire structure formation, quantum well type optical element is used for thin magnetic semiconductor, and its operation is demonstrated. The quality of Al_2O_3 thin films is dominated by MgO, which is necessary for the improvement of their properties in the future. The most suitable materials for thin magnetic semiconductors are selected and applied to a wide range of applications.

项目成果

Photoemission study of poly(dA)-poly(dT) DNA : Experimental and theoretical approach to the electronic density of states

聚 (dA)-聚 (dT) DNA 的光电发射研究：电子态密度的实验和理论方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: Appl.Phys.Lett. 86
• 作者: H.Matsui;K.Kotani;H.Matsui;M.Kobayashi;H.Matsui;I.Hirata;H.Matsui;H.Tabata;M.Seki;M.Seki;H.Wadati
• 通讯作者: H.Wadati

High-energy spectroscopy study of the ferromagnetic diluted magnetic semiconductor Zn1-xVxO

• DOI: 10.1016/j.physb.2004.06.037
• 发表时间: 2004-09
• 期刊: Physica B-condensed Matter
• 影响因子: 2.8
• 作者: Y. Ishida;J. I. Hwang;Michikazu Kobayashi;A. Fujimori;H. Saeki;H. Tabata;T. Kawai

Transparent magnetic semiconductors based on ZnO

• DOI: 10.1088/0953-8984/16/48/008
• 发表时间: 2004-11
• 期刊: Journal of Physics: Condensed Matter
• 作者: H. Saeki;H. Matsui;T. Kawai;H. Tabata

自己組織化材料または微粒子を基板上に固定化する方法、および当該方法を用いて作成した基板

一种将自组装材料或微粒固定在基板上的方法以及使用该方法制作的基板

• 发表时间: 2004

バイオ関連材料のテラヘルツ分光

生物相关材料的太赫兹光谱

• 发表时间: 2005
• 期刊: 光学 34(9)
• 作者: H.Matsui;K.Kotani;H.Matsui;M.Kobayashi;H.Matsui;I.Hirata;H.Matsui;H.Tabata;M.Seki;M.Seki;H.Wadati;S.Choopun;田畑 仁;田畑 仁
• 通讯作者: 田畑 仁