難固溶不純物原子添加半導体のナノ量子構造に関する実験的研究

难溶杂质掺杂半导体纳米量子结构实验研究

• 批准号: 19019008
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19019008/
• 关键词: スピンエレクトロニクス; 半導体物性; MBE; ナノ材料; 結晶工学

本研究では、分子線エピタキシー(MBE)装置を用いて、Cr及びGdを縦型自己形成ナノ細線構造に添加し、実際に磁性不純物濃度及び細線形状を制御しやすいGaCrN及びGaGdNナノロッドを作製する。更に、それらの基本物性を明らかにし、スピンメモリデバイス作製を試みる。本年度は以下のような成果を得た。(1)GaGdNナノロッドはMBE法により、Si基板上に成長された。Gdの化合物の生成を抑えるために、成長温度をやや低くし、約550℃で成長を行った。走査型電子顕微鏡の観察により、成長温度を低くしてもGaGdNナノロッドの結晶成長ができることがわかった。(2)Gdセル温度を変え、異なるGd濃度のGaGdNナノロッドを作製し、その形状のGd濃度依存性を調べた。Gd濃度が高いほうが、ナノロッドの径が太くなるとわかった。磁化測定からGaGdNナノロッドが室温強磁性を示し、スピンメモリデバイスの基本材料として、要求している一つ重要な特性を持つことがわかった。(3)スピンメモリデバイスの一つ基本構造となるGaCrN/AIN多重量子Diskナノロッドを作製し、ナノロッド径は一様な太さで成長することが確認でき、スピンメモリデバイスでは欠かせないGaCrN/AINヘテロをナノロッド中に作製することができた。スピンメモリデバイスの作製に一つの大きな問題点を解決した。また、この様な構造もより磁気特性の良いGaGdNを利用して作製することができる。

In this study, the molecular wire (MBE) devices were used to form fine wire structures with Cr and Gd impurities. In addition, the concentration of magnetic impurities and the shape of fine wires were controlled by GaCrN and GaGdN. In addition, the basic physical properties of the film are clearly defined, and the film is tested. The following results were achieved during the year. (1)GaGdN is grown on Si substrate by MBE method. Gd compounds are formed at low temperatures and grow at about 550℃. The observation temperature and growth temperature of the electron microscope are low, and the crystal growth temperature of GaGdN is low. (2)Gd The Gd concentration of GaGdN is controlled by the temperature and the Gd concentration dependence of the shape is adjusted. Gd concentration is high, and the diameter is too high. Magnetization measurement GaGdN can be used to determine room temperature ferromagnetism, and to determine the basic material and important characteristics required. (3)The basic structure of GaCrN/AIN multiple quantum Disk is determined by the size of the disk. A big problem is solved in the process of solving the problem. The structure and magnetic properties of GaGdN are well utilized in the manufacture of GaGdN.

项目成果

Low temperature molecular-beam cpitaxy growth of cubic GaCrN

立方GaCrN的低温分子束外延生长

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Cryst. Growth 310
• 作者: S.;Kimura
• 通讯作者: Kimura

Growht and characterizatin of InCrN and (In,Ga,Cr)N dilute magnetic semiconductors

InCrN 和 (In,Ga,Cr)N 稀磁半导体的生长和表征

• 发表时间: 2007
• 作者: S;Kimura,
• 通讯作者: Kimura,

Third magnetic phase of GaGdN detected by SX-MCD

SX-MCD 检测到 GaGdN 的第三磁相

• 发表时间: 2008
• 作者: M. Takahashi;Y. Hiromura;S. Emura;T. Nakamura Y. K. Zhou;S. Hasegawa and H Asahi
• 通讯作者: S. Hasegawa and H Asahi

Si基板上GaCrNナノロッドの作製とその評価(2)

Si 衬底上 GaCrN 纳米棒的制备与评价 (2)

• 发表时间: 2008
• 作者: Y. K. Zhou;S. Kimura;S. Emura;S. Hasegawa;H. Asahi;亀岡恒志;丹保浩行
• 通讯作者: 丹保浩行

Growth and characterization of InCrN and(In, Ga, Cr)N

InCrN 和(In, Ga, Cr)N 的生长和表征

• 发表时间: 2008
• 期刊: Phys. Stat. Sol (c)5
• 作者: S. Kimura;S. Emura;K. Tokuda;Y. Hiromura;S. Hayakawa;Y.K. Zhou;S. Hasegawa and H. Asahi
• 通讯作者: S. Hasegawa and H. Asahi