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: 15034209
• 负责人: 藤原 康文
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15034209/
• 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する,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、を目指す。今年度はpn制御を施した、有機金属気相エピタキシャル(OMVPE)成長Er添加GaAsのスピン物性を系統的に調べた。その結果、(1)Er,Zn,O共添加GaAsにおいて、抵抗異常が生じる30K近傍以下の温度領域で、わずかに正の磁化挙動が発現すること、(2)また、その試料においてのみ、Erに起因する電子スピン共鳴(ESR)信号が観測されること、(3)一方、遍歴キャリアの供給を意図したSやZn添加によりEr原子周辺局所構造が大きく影響を受けることを見出した。

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 local structures, the formation of 4f electrons, the exchange interaction, the solution of the exchange interaction,[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 organic metal phase (OMVPE) was added to the GaAs system. The results are as follows: (1)Er,Zn,O co-doped GaAs, resistance to abnormal occurrence, positive magnetization, occurrence of abnormal occurrence, occurrence The structure of the atomic circle is affected by the addition of Zn.

项目成果

A.KOIZUMI: "Room-temperature 1.54μm light emission from Er,O-codoped GaAs/GaInP LEDs grown by low-pressure organometallic vapor phase epitaxy"Japanese Journal of Applied Physics. 42(4B). 2223-2225 (2003)

A.KOIZUMI：“低压有机金属气相外延法生长的 Er,O 共掺杂 GaAs/GaInP LED 的室温 1.54μm 光发射”，日本应用物理学杂志 42(4B) 2223-2225 (2003)。

Y.FUJIWARA: "Extremely large Er excitation cross section in Er,O-codoped GaAs light emitting diodes grown by organometallic vapor phase epitaxy"Materials Research Society Symposium Proceedings, Progress in Semiconductors II, Electronic and Optoelectronic

Y.FUJIWARA：“通过有机金属气相外延生长的 Er,O 共掺杂 GaAs 发光二极管中的极大 Er 激发截面”材料研究学会研讨会论文集，半导体进展 II，电子和光电

Y.FUJIWARA: "Reactor structure dependence of interface abruptness in GaInAs/InP and GaInP/GaAs grown by organometallic vapor phase epitaxy"Applied Surface Science. 216. 564-568 (2003)

Y.FUJIWARA：“通过有机金属气相外延生长的 GaInAs/InP 和 GaInP/GaAs 中界面突变的反应器结构依赖性”应用表面科学。

藤原 康文: "希土類添加III-V族半導体による電流注入型発光デバイス"応用物理. 73(2). 224-228 (2004)

Yasufumi Fujiwara：“使用稀土掺杂 III-V 半导体的电流注入型发光器件”应用物理学 73(2) (2004)。

Y.FUJIWARA: "Room-temperature 1.5μm electroluminescence from GaInP/Er,O-codoped GaAs/GaInP double heterostructure injection-type light emitting diodes grown by OMVPE"Materials Science and Engineering B. 105(1-3). 57-60 (2003)

Y.FUJIWARA：“通过 OMVPE 生长的 GaInP/Er、O 共掺杂 GaAs/GaInP 双异质结构注入型发光二极管的室温 1.5μm 电致发光”材料科学与工程 B. 105(1-3)。 (2003)