サブミリ波ESRによる磁性半導体超構造の電子状態の研究

利用亚毫米波ESR研究磁性半导体上部结构的电子态

基本信息

批准号：
11125202
负责人：
野尻浩之
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11125202/
关键词：
半導体 ESR サブミリ波電子状態

项目摘要

磁性半導体超構造を用いたスピンエレクトロニクス実現のために、III-V 族半導体である GaAs に遷移金属をドープした時に生じる強磁性発現の機構やその電子状態の理解することは重要である。本年は、前年から継続してサブミリ波ESRを用いて強磁性状態での GaMnAs を研究した。さらに本年度は、ESR にくわえて遠赤外分光実験も行った。分光実験では、赤外領域に価電子帯から Mn のアクセプターレベルへの遷移と思われる吸収と、遠赤外領域に低波数にひろがったブロードな吸収を見いだした。後者の強度は、強磁性転移温度以下で大きく増大することから、強磁性秩序によってホッピング伝導が増加していると考えられる。このことは、キャリア誘起強磁性の証拠であるが、同時に Mn 濃度が数%のところでは、ホッピング伝導が見られたことから、電子状態は完全に金属的にはなっておらず、半導体との中間的な様相を示すことも明らかとなった。さらにII-VI属磁性半導体の CdMnTe において少量の Fe をドープしたときに現れる強磁性の発現機構に関してESR で調べた。その結果、強磁性は鉄のスピンの周りで Mn スピンが強磁性的に揃えられることにより起きることを示唆する結果を得た。この場合 Fe の異方性が強い事が、スピンを揃えることを促進していると考えられ、さらにII-VI属磁性半導体においては2種類の磁性イオンを同時にドープすることによって、強磁性的な配列を作りうる可能性があることを示した。

为了使用磁性半导体上层建筑实现自旋电子设备，了解铁磁发育的机理及其电子状态很重要，当时IIII-V半导体GAAs用过渡金属掺杂。今年，我们继续使用上一年的亚毫米波ESR研究铁磁状态的木马。此外，除ESR外，我们还进行了今年的远红外光谱实验。在光谱实验中，在红外区域发现了吸收，似乎是从价带到受体水平的MN的过渡，并且在远红外区域的低波数在低波数上扩散。后者的强度显着提高低于铁磁过渡温度，因此，人们认为由于铁磁顺序而增加的传导增加。这是载体引起的铁磁性的证据，但与此同时，以几％的Mn浓度观察到跳动传导，而且很明显，电子状态并不完全金属，并与半导体表现出中间外观。此外，ESR研究了在CDMNTE（II-VI的磁性半导体）中掺杂少量Fe时出现的铁磁发育机制。结果表明，当Mn自旋在铁自旋周围对齐时，就会发生铁磁磁性。在这种情况下，人们认为FE的强各向异性会促进自旋对齐，并且已经表明，在II-VI磁性半导体中，可以通过同时掺入两种类型的磁性离子来创建铁磁阵列。