希土類元素添加半導体の新展開:秩序制御による新しいスピン物性の発現

稀土元素掺杂半导体的新进展：通过有序控制表达新的自旋物理性质

• 批准号: 16031211
• 负责人: 藤原 康文
• 金额: $ 3.33万
• 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-16031211/
• 关键词: 希土類元素添加半導体; 半導体スピントロニクス; エルビウム; 有機金属気相エピタキシャル法

本研究では、「デバイスの性能向上をめざした半導体スピントロニクス材料の追究」という観点から「希土類元素添加半導体」を新しい希薄磁性半導体として捕らえ、希土類元素に起因するスピン物性を解明/制御することにターゲットを定める。具体的には、『原子レベルでの結晶成長・不純物添加技術(有機金属気相エピタキシャル(OMVPE)法)』、『ミクロ構造の直接的評価技術(シンクロトロン放射光を用いた蛍光EXAFS法やX線CTR散乱法)』、『各種スピン物性の評価技術(PL法、ESR法、SQUID法)』の有機的結合を基盤として、[1]Er添加GaAsに発現する新奇なスピン物性を、局在スピンを構成する4f電子と遍歴キャリアとの交換相互作用という観点から解明すること、[2]また、その知見を基にして、GaAs中にErを原子のレベルで精密配置したり、不純物添加や外部刺激を用いて遍歴キャリアの種類と量を操作することにより、交換相互作用を人為的に設計・制御し、新しいスピン物性を効果的に発現させること、を目指した。今年度は、OMVPE法により作製した各種Er添加GaAsにおいて、その電気的・磁界的・光学的特性を系統的に調べた。その結果、秩序制御されたEr,O共添加GaAsやEr,Zn,O共添加GaAsにおいて、(1)面直磁場下で、わずかな正の磁化挙動が観測されること、(2)新奇な温度依存性を示す特徴的なESR信号が観測されること、また、(3)Er,O共添加GaAsにおいて特徴的な光反射率変化が観測されることを明らかにした。以上の結果はマクロ物性の発現には原子レベルでの構造の制御が重要であることを示唆している。

This study is aimed at "the investigation of semiconductor materials with rare earth elements" and "the investigation of semiconductor materials with rare earth elements". Specific, atomic, crystal growth, impurity addition technology (Organic Metal Phases (OMVPE) Method), Direct Evaluation Technique of Structures (X-ray EXAFS method, X-ray CTR scattering method),"Evaluation technology of various physical properties"(PL method, ESR method, SQUID method) The organic combination of the base plate,[1]Er addition GaAs, the discovery of novel properties, the formation of the structure, the formation of 4f electrons, the exchange interaction, the solution,[2] Er addition GaAs, the discovery of the base plate, the precise arrangement of Er atoms in GaAs, Impurity addition, external stimulation, manipulation, exchange interaction, artificial design, control, innovation, physical properties, and results This year, the OMVPE method is used to manufacture various Er doped GaAs, and the electrical, magnetic, and optical properties of the system are tuned. The results show that: (1) the ESR signal characteristic of the temperature dependence of Er,O co-doped GaAs and Er,Zn,O co-doped GaAs is measured under a planar direct magnetic field;(2) the ESR signal characteristic of Er, O co-doped GaAs is measured under a planar direct magnetic field;(3) the ESR signal characteristic of Er,O co-doped GaAs is measured under a planar direct magnetic field. The above results are important for the development of physical properties and the control of structures.

项目成果

Terahertz radiation from Er,O-codoped GaAs surface

来自 Er,O 共掺杂 GaAs 表面的太赫兹辐射

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physics of Semiconductors, AIP Conference Proceedings 772
• 作者: M.de Boissieu;S.Francoual;Y.Kaneko;T.Ishimasa;K.Nakamura;S.Takemoto;K.Hidaka;T.Tokuno;Y.Fujiwara;M.Suzuki
• 通讯作者: M.Suzuki

Effects of growth sequence on atomic level interfacial structures and characteristics of GaInP/GaAs/GaInP double heterostructures grown by low-pressure OMVPE

生长顺序对低压OMVPE生长GaInP/GaAs/GaInP双异质结构原子级界面结构及特性的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Applied Surface Science 237
• 作者: 高橋公也;池田研介;K.Nakamura;M.Yoshida;M.SUZUKI;T.YOSHIKANE
• 通讯作者: T.YOSHIKANE

Electron spin resonance study of Zn-codoping effect on local structure of the Er-related centers in GaAs:Er,O

Zn共掺杂对GaAs:Er,O中Er相关中心局域结构影响的电子自旋共振研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Applied Physics 97(2)
• 作者: M.Yoshida;K.Hiraka;H.Ohta;Y.Fujiwara;A.Koizumi;Y.Takeda
• 通讯作者: Y.Takeda

Electron spin resonance study of GaAs:Er,O grown by organometallic vapor phase epitaxy

有机金属气相外延生长GaAs:Er,O的电子自旋共振研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Applied Physics 96(8)
• 作者: M.Yoshida;K.Hiraka;H.Ohta;Y.Fujiwara;A.Koizumi;Y.Takeda
• 通讯作者: Y.Takeda

Behaviors of nonequilibrium carriers in Er,O-codoped GaAs for 1.5μm light-emitting devices with extremely stable wavelength

Er,O共掺杂GaAs中非平衡载流子行为用于1.5μm波长极其稳定的发光器件

• 发表时间: 2005
• 期刊: Materials Science Forum 512
• 作者: K.Nakamura;Y.Fujiwara;Y.Fujiwara
• 通讯作者: Y.Fujiwara