磁性体多層膜界面の原子レベル構造とその特性の研究

磁性多层薄膜界面原子级结构与性能研究

• 批准号: 00F00291
• 负责人: 櫻井 利夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00F00291/
• 关键词: エピタクシャル成長; 表面; STM; 磁性半導体; III-V化合物半導体; 成長モフォロジー

最近日本で発見された希薄磁性半導体GaMnNは、室温を大幅に超えたTcを持つ強磁性半導体であり、基礎科学・デバイス応用研究に多大なインパクトを与え、物質科学における一大トピックスとなった。本研究では、採用当初使用予定であったAPFIM装置に替え、GaAsのMBE成長の実績のある、MBE-STMシステムを使用することとし、GaMnNのヘテロ成長における原子レベル解析を最終目的として目指しながら、まず、GaNのMBE成長における異種金属蒸着における表面合金層の成長モード及び表面構造解析の準備研究を行った。GaN(0001)√7x√7表面や1x1表面上にAuを吸着させた際に現れるAu-Ga表面合金相の構造をSTMを用いて詳細に調べた結果、線状構造を持つ周期性の高いc(2x12)構造が出現した。線状構造に伴って円環状構造も共存するが、c(2x12)構造と比してその割合は小さかった。Au被覆率校正の結果、c(2x12)単位胞中には0.2個存在し、最外Ga層中のGaと置換しAuが入る構造モデルを提案した。この合金層は450℃まで安定であるが、それ以上の加熱によりc(5x2)構造に転移することが確認された。また、√7x√7表面へのAu蒸着では、AuはGaNと表面合金層を形成せず、Auクラスターが生成するのみであった。従ってより平坦性の高い良質なAu-GaNヘテロ接合を実現するには1x1構造を出発表面として準備したc(2x12)またはc(5x12)表面を初期表面構造とするのが適切である。また、GaAs(001)表面へMnを蒸着し、その成長モフォロジーと表面原子配列構造をSTMにより調べた。低被服率においては下地にエピタクシャル関係に高い異方性を持った3次元島状成長が生じ、また、数十原子層程度では、平坦なGaMnAs層が歪を界面での界面での歪を緩和しながら層状成長することが明らかとなった。

Recently, Japan has developed thin magnetic semiconductors GaMnN, room temperature, large Tc, ferromagnetic semiconductors, basic science, applied research, and material science. This study was conducted to prepare for the study of the growth of surface alloy layers and surface structure analysis of GaAs MBE growth using a predetermined APFIM device, the performance of GaAs MBE growth, the use of MBE-STM system, and the atomic analysis of GaMnN MBE growth. GaN(0001)√7x√7 surface Au adsorption on 1x1 surface, Au-Ga surface alloy phase structure, STM detailed tuning results, linear structure, periodic and high c(2x12) structure appeared. Linear structures are associated with circular structures, and c(2x12) structures are associated with circular structures. Au coverage correction results, c(2x12) unit cell is 0.2, Ga substitution in the outermost Ga layer is Au incorporation structure is proposed. The alloy layer is stable at 450℃ and stable at 450 ℃. Au vapor deposition on the surface of GaN, Au vapor deposition on the surface of GaN, Au vapor deposition on the surface of GaN A high quality Au-GaN junction with high flatness can be realized by preparing a surface with a 1x1 structure and a surface with a 5x12 structure. GaAs(001) surface Mn vapor deposition, growth, and surface atom alignment structure STM tuning. Low clothing rate, high anisotropy, three-dimensional island-like growth, dozens of atomic layers, flat GaMnAs layer, oblique interface, oblique interface, smooth layer growth

项目成果

K.Wu, Q.Z.Xue, R.Z.Bakhtizin, Y.Fujikawa, X.Li, T.Nagao, T.Sakurai: "Layer-by-layer growth of Ag on GaN(0001) surface"Appl. Phys. Lett.. 82. 1389-1391 (2003)

K.Wu，Q.Z.Xue，R.Z.Bakhtizin，Y.Fujikawa，X.Li，T.Nagao，T.Sakurai：“Ag在GaN（0001）表面上的逐层生长”应用。