GaNベースの透明強磁性半導体の創製及びデバイス応用に関する研究

氮化镓基透明铁磁半导体的制备及器件应用研究

• 批准号: 16031209
• 负责人: 周 逸凱
• 金额: $ 3.39万
• 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 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16031209/
• 关键词: スピントロニクス; 窒化物半導体; 希薄磁性半導体; MBE成長; 室温強磁性半導体

本研究の目的は、分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、CrやDy、Gdなどの遷移金属及び希土類金属元素をGaNに添加し、GaNベース新磁性半導体の結晶成長を行い、それらの物性を明らかにすること、更にそれらの材料を用いてデバイスの作製を試みることである。既に、遷移金属及び希土類金属元素をGaNに添加した新磁性半導体は、室温において強磁性秩序を確認した。今年度は、デバイス作製に有利な立方晶GaCrNを成長した。六方晶のGaCrNとGaGdNなどを用いて、デバイスの基本となる超格子構造、三層構造及びデバイスの試作を行い、それらの特性を明らかにした。ノンドープGaAs及びMgO(001)基板上に立方晶のGaCrNを結晶成長し、室温において強磁性を観察した。分子線エピタキシー法を用いて作製したDyN/GaN超格子に対して透過磁気円二色性スペクトルを測定、DyNの強磁性が起因とする磁気光学効果を確認した。また、超格子GaGdN/GaN及び単層膜のGaGdNを作製し、磁化測定から、単層膜よりも、超格子構造の方が単位体積あたの磁化が大きく、温度変化が大きいことを観察した。単層膜より、超格子中のGaGdN膜により高いキャリア濃度が存在し、そのため、キャリア誘起により超格子の磁化が増大したことを推測した。GaCrN/AlN/GaCrNトンネルダイオードの作製を試み、77Kで約0.1%のトンネル磁気抵抗比を確認した。

The purpose of this study is to use the molecular beam epitaxy (MBE) method, Cr, Dy, Gd, and rare earth elements to add GaN, GaN, and new magnetic semiconductors to the crystal growth process, and to test the properties of these materials. Both migration metals and rare earth elements are added to GaN to confirm the ferromagnetic order at room temperature. This year, the growth of cubic GaCrN is favorable for the production of GaCrN. The characteristics of hexagonal GaCrN and GaGdN are clearly defined by the use of the superlattice structure, the three-layer structure and the test of the lattice structure. Crystallization of cubic GaCrN on GaAs and MgO(001) substrates and observation of ferromagnetism at room temperature The DyN/GaN superlattice was fabricated using the molecular wire epitaxy method, and the magnetic optical effects of DyN due to its ferromagnetism were confirmed by measuring the magnetic dichroism of the lattice. Superlattice GaGdN/GaN and single-layer GaGdN film fabrication, magnetization measurement, single-layer film, superlattice structure, single-layer magnetization, temperature variation, etc. GaGdN film in single layer film and superlattice has high concentration and high magnetization. The GaCrN/AlN/GaCrN composite material has been tested and the magnetic resistance ratio of about 0.1% has been confirmed at 77K.

项目成果

Strongly localized exciton luminescence in Cr doped GaN

Cr 掺杂 GaN 中的强局域激子发光

• 发表时间: 2005
• 期刊: Appl.Phys.Lett. 86
• 作者: S.Shanthi;M.Hashimoto;Y.K.Zhou;S.Kimura;S.Emura;S.Hasegawa;N.Hasuike;H.Harima;H.Asahi
• 通讯作者: H.Asahi

Magnetic, optical and transport properties of GaN-based ferromagnetic/nonmagnetic heterostructurtes

GaN基铁磁/非磁异质结构的磁、光和传输特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Phys.: Condens.Matter. 16(48)
• 作者: M.S.kim;Y.K.Zhou;X.J.Li;H.Asahi
• 通讯作者: H.Asahi

Optical Properties of GaN-based Magnetic Semiconductors

GaN基磁性半导体的光学特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Phys.: Condens.Matter. 16(48)
• 作者: K.Zhou;M.S.Kim;X.J.Li;Shigeya Kimura;Akio Kaneta;Youichi Kawakami;Sg.Fujita;Shuichi Emura;Shigehiko Hasegawa;Hajime Asahi
• 通讯作者: Hajime Asahi

GaN-based magnetic semiconductors for nanospintronics

• DOI: 10.1088/0953-8984/16/48/011
• 发表时间: 2004-12-08
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER
• 影响因子: 2.7
• 作者: Asahi, H;Zhou, YK;Hasegawa, S
• 通讯作者: Hasegawa, S

Ramana scattering characterization of GaN-based spintronics materials

GaN基自旋电子材料的拉马纳散射表征

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Phys.: Condens.Matter. 16(48)
• 作者: N.Hasuike;H.Fukumura;H.Harima;K.Kisoda;M.Hashimoto;Y.K.Zhou;H.Asahi
• 通讯作者: H.Asahi