分子エレクトロニクスを応用したスピンコヒーレンス制御素子の開発

強磁性金属から、有機EL素子にスピン偏極キャリアを注入する技術を確立するため、安定的なEL構造の試作を試みた。ホール注入電極として、Co、Fe、パーマロイなどの強磁性金属を用いて、EL素子からの発光を測定した。その結果、Co/Alq_3/NPD/ITOの系において、比較的低い電圧で連続的な発光を確認した。また、強磁性層の種類や膜厚に依存して発光特性が変化することが分かった。さらに、完全スピン偏極キャリアを注入するのに欠かせないとされるハーフメタル材料の開発として、第一原理計算によりハーフメタルなバンド構造を有することが予言されている、閃亜鉛鉱型CrAsの厚膜成長を試みた。成長条件を制御し、2原子層CrAsと2原子層GaAsを交互に積層した多層膜構造のエピタキシャル成長に成功した。この多層構造もほぼ完全にスピン偏極率を保つことが理論計算から分かっており、積層構造を100層にすることで、CrAs部分の層膜厚が50nmを超える超構造の作製を実現した。また、同じくハーフメタルになることが予言されている閃亜鉛鉱型MnAsのエピタキシャル成長を目指し、その成長の初期状態の表面構造および磁区構造を詳細に調べた。GaAs(001)基板上に成長したMnAsでは、GaAs[110]方向に沿って分散する長方形の欠陥構造を確認した。また、真空中温度可変磁気力顕微鏡を用い、温度を変化させながら、MnAsの磁区構造を観察したところ、バルクのMnAsのキュリー温度である45℃付近で、磁区構造が急激に変化する様子を直接観察することに成功した。一方、GaAs(111)B上に成長したMnAs薄膜では、表面の凹凸像と磁区像とに明らかな相関は見られなかった。

強磁性金属から、有機EL素子にスピン偏極キャリアを注入する技術を確立するため、安定的なEL構造の試作を試みた。ホール注入電極として、Co、Fe、パーマロイなどの強磁性金属を用いて、EL素子からの発光を測定した。その結果、Co/Alq_3/NPD/ITOの系において、比較的低い電圧で連続的な発光を確認した。また、強磁性層の種類や膜厚に依存して発光特性が変化することが分かった。さらに、完全スピン偏極キャリアを注入するのに欠かせないとされるハーフメタル材料の開発として、第一原理計算によりハーフメタルなバンド構造を有することが予言されている、閃亜鉛鉱型CrAsの厚膜成長を試みた。成長条件を制御し、2原子層CrAsと2原子層GaAsを交互に積層した多層膜構造のエピタキシャル成長に成功した。この多層構造もほぼ完全にスピン偏極率を保つことが理論計算から分かっており、積層構造を100層にすることで、CrAs部分の層膜厚が50nmを超える超構造の作製を実現した。また、同じくハーフメタルになることが予言されている閃亜鉛鉱型MnAsのエピタキシャル成長を目指し、その成長の初期状態の表面構造および磁区構造を詳細に調べた。GaAs(001)基板上に成長したMnAsでは、GaAs[110]方向に沿って分散する長方形の欠陥構造を確認した。また、真空中温度可変磁気力顕微鏡を用い、温度を変化させながら、MnAsの磁区構造を観察したところ、バルクのMnAsのキュリー温度である45℃付近で、磁区構造が急激に変化する様子を直接観察することに成功した。一方、GaAs(111)B上に成長したMnAs薄膜では、表面の凹凸像と磁区像とに明らかな相関は見られなかった。