Spin current amplifier

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申請者らのこれまでの研究から、半金属や狭ギャップ半導体のスピン流生成効率はキャリアの移動度に依存し、大きなスピン流生成効率を得るには移動度を大きくすることが必要であることがわかった。また、pn接合やトランジスタの動作特性の観点からも大きな移動度を有する材料の確保は必須である。そこで本研究ではまず、分子線エピタキシー法を利用して移動度が高く、かつスピン流生成効率が高い、高品質の薄膜材料を開発する。本年度はトポロジカル絶縁体Bi2Te3、Sb2Te3、さらには(Bi1-xSbx)2Te3などの化合物を分子線エピタキシー法を用いて作製した。X線回折、X線反射と反射高速電子線回折法（RHEED）を用いて作製した薄膜の構造を解析し、平坦で高配向の薄膜が成長していることを確認した。さらに作製した薄膜の磁気抵抗を調べた結果、シュビニコフ・ドハース振動が観測され、移動度が大きい試料の作製に成功した。ホール効果等を使ってキャリアの種類を調べたところ、Bi2Te3とBi-richの(Bi1-xSbx)2Te3では多数キャリアが電子、Sb2Te3とSb-richの(Bi1-xSbx)2Te3では多数キャリアがホールであることがわかった。(Bi1-xSbx)2Te3ではSbのドープ量（x）に比例してキャリア密度が変化する傾向があることがわかったが、ホール効果を使ってキャリア密度を評価する手法の精度に問題があるとする結果が最近報告されており、今後検証する。