強磁性半導体構造のデバイス応用に関する研究

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本研究ではホール誘起強磁性体であるIII-V族強磁性半導体を用いて、大きく分けて以下の三つのことを行った。1.保磁力の電界制御・電界アシスト磁化反転・電界印加消磁(In,Mn)Asを用いて強磁性転移温度を等温で可逆的に電界制御できることは昨年度までに報告をしていた。今年度は電界により保磁力(反転磁場)を低減できることを見出し、わずかな磁場で電界スイッチにより磁化反転を引き起こすことに成功した。また、電界印加により消磁も行えることを示し、これらの成果はScienceおよび固体物理に発表された。2.大きなトンネル型磁気抵抗効果の観測(Ga,Mn)Asを用いたトンネル磁気抵抗効果は昨年度までに105%という値を報告していたが、今年度はさらに低温で詳細な測定を行うことにより290%もの大きな値を報告した。これは(Ga,Mn)Asが高スピン偏極材料であることを実験的に示すばかりでなく、この材料を応用に結び付けて考えるときに非常に重要な結果であると考えられる。これらの成果はPhysica Eに発表予定である。3.(Ga,Mn)Asの転移温度の向上(Ga,Mn)Asの強磁性転移温度はここ数年間110Kを超えなかった。本研究では(Ga,Mn)As/GaAs/(Ga,Mn)As三層構造において、低温アニールを施すことにより160Kもの強磁性転移温度を得ることができた。また三層構造にした場合、アニールの効果は上部(Ga,Mn)As層にのみに現れ、下部には影響が現れないことが分かった。このことから、アニール効果は表面と深い関わりがあることが明らかになった。これらの成果は昨年度に国内学会で報告済みであるが、今年度はAppl.Phys.Lett.に発表された。