鉄シリサイド半導体での磁性誘起と発現機構の解明

硅化铁半导体磁感应及表达机制的阐明

基本信息

批准号：
15760010
负责人：
寺井慶和
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではシリサイド半導体の一つであるβ-FeSi_2のスピントロニクス,オプトエレクトロニクスへの応用という新たな研究展開を目指した研究を行った.具体的にはβ-FeSi_2での発光強度の増大と磁化誘起を試み,光・磁気デバイス,受発光素子の開発を目指した物性研究を行った。β-FeSi_2ではSiのsp軌道とFeのd軌道が強く混成した結果、伝導体、価電子帯ともspd混成軌道が支配的なバンド構造を持つ。よって、光学特性の改善や磁性を発現するためには、spd混成軌道に変調を与える必要がある。そこで本研究では軌道変調が起こることを期待して、β-FeSi_2に酸素をドープしたβ-Fe(Si_<1-x>O_x)_2試料を作製し、その光学特性の評価を行った。その結果、以下のことを明らかにした。・イオンビーム合成法で作製したβ-FeSi_2に酸素をドープするため、酸素雰囲気中で熱処理を行った。その結果、表面でシリコン酸化膜の形成が駆動力となり、基板からβ-FeSi_2内部の増速拡散が誘起されることが明らかになった。・作製したβ-Fe(Si_<1-x>O_x)_2のフォトルミネッセンス測定を行ったところ、発光強度が1桁以上、著しく増大されることが明らかとなった。また、非輻射遷移過程への活性がエネルギーが大きくなることを見いだした。上記のように、β-FeSi_2への酸素ドープはSi原子の増速拡散を引き起こし、非発光センターであるβ中のSi原子空孔の数を減少させることが明らかになった。よって、酸素ドープはβ-FeSi_2の発光強度を増大させる有効な手段であることがはじめて明らかになった。

在这项研究中，我们旨在开发新的研究，以了解α-FESI_2（硅化半导体之一）对旋转和光电子的应用。具体而言，我们试图增加发射强度并诱导β-FESI_2中的磁化，并进行了旨在开发光学，磁性设备和光接收器件的物理性质研究。在β-FESI_2中，Si的SP轨道和Fe的D轨道强烈混合在一起，因此，导体和价带的带有带有SPD杂交轨道的带状结构。因此，为了改善光学特性并发展磁性，有必要调节SPD杂交轨道。因此，在这项研究中，为了希望发生轨道调节，用氧气掺杂β-FESI_2，制备了β-FE（Si_ <1-x> o_x）_2样品，并评估了其光学特性。结果，揭示了以下内容： - 为了用氧ION束合成方法制备的β -FESI_2，在氧气大气中进行热处理。结果，据揭示了表面上硅氧化物膜的形成是驱动力，并且从底物诱导β-FESI_2内部的速度扩散增加。 - 制备的β-FE（Si_ <1-X> O_X）的光致发光测量表明，发射强度显着增加了大于一个数量级。还发现非辐射过渡过程中的活性增加了能量。如上所述，据表明，氧气掺杂到β-FESI_2会导致Si原子的扩散增加，从而减少了非发光中心的Si原子空位数量。因此，首次揭示了氧掺杂是增加β-FESI_2的发光强度的有效手段。