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

应用分子电子学的自旋相干控制装置的研制

基本信息

批准号：
03J01524
负责人：
水口将輝
金额：
$ 0.7万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J01524/
关键词：
有機EL ハーフメタルスピン

项目摘要

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。

为了建立一种将自旋极化载体从铁磁金属中注入有机EL设备的技术，我们试图创建稳定的EL结构。使用EL元件的发射使用铁磁金属（例如CO，Fe和Permalloy）作为孔注入电极。结果，在CO/ALQ_3/NPD/ITO系统中以相对较低的电压确认连续发射。还发现发光特性会根据铁磁层的类型和膜厚度而变化。此外，在开发半金属材料（对于植入完全自旋极化载体的必要条件下），我们试图生长锌混合型CRA的厚膜，该锌型CRA的薄膜预测，该载体预测通过第一原则计算具有半米的带状结构。通过控制生长条件，并通过交替堆叠两种原子CRA和两种原子GAA来控制多层结构的外延生长。理论计算表明，这种多层结构也几乎保持了几乎完全自旋极化，并且通过使层压结构100层，我们已经实现了超过50 nm的CRAS层层层厚度的超微结构的制造。此外，我们旨在详细研究其生长的初始状态的表面结构和域结构，并详细研究了其最初状态的表面结构和域结构。在GAAS（001）底物上生长的MNA中，确认了沿GAAS [110]方向分散的矩形缺陷结构。此外，当我们使用真空中的温度磁力显微镜更改温度时观察到MNA的结构域结构时，我们能够直接观察到45°C左右的域结构的突然变化，即散装MNA的库里温度。另一方面，在GAAS（111）B上生长的MNA薄膜中，在表面凹形和磁性域图像之间未观察到明确的相关性。