カゴメドツト格子を用いた人工磁性材料の作製

点击翻译按钮获取中文摘要

有機金属気相選択成長により実現したカゴメ格子に関し、極低温磁気マイクロフォトルミネセンス(μ-PL)測定を行い、フラットバンドの実験的確認を目指した。まずGaAs/AlGaAs単一量子井戸を内包した構造を作製するため、高い成長温度で良好な構造が期待されるGaAs(111)B基板を用い、強磁性発現が予測された周期0.7μmのカゴメ格子を作製した。ウェハ面と垂直に2.7Tまで磁場を印加し60mKでμ-PL測定した結果、プレーナ基板上の通常の量子井戸では反磁性係数が77μeV/T^2、カゴメ格子では10μeV/T^2と判明し、カゴメ格子では横方向量子閉じ込め効果によりキャリアのサイクロトロン運動が抑制されることを確認した。さらにカゴメ格子では、±200mTの弱磁場中で約10mT周期のPL発光強度振動が確認された。この現象は通常の量子井戸では観測されず、カゴメ格子中の電子の量子干渉効果によると考えられる。カゴメ格子の単位セルにコヒーレントに広がった電子の波動関数に起因する可能性が高いが、フラットバンドの直接的な実証には更なる実験が必要である。またこれまで得られた知見を元に実験を行ってきた半導体ナノワイヤに関し、ナノデバイスへの応用上キーとなる材料・構造に関する結果を得た。極微細な半導体ナノワイヤでは表面からのキャリアの空乏等が問題となるが、これを解決しかつ高電子移動度が期待できるInP/InAsヘテロ構造コアシェルナノワイヤ(InAsコア直径70nm・長さ2.0μm)の作製に成功した。ワイヤからのPL発光を確認し、ワイヤ両端に電極形成することにより電気伝導特性評価を行った。以上の成果を発表した4th Int.Symp.on Surf.Sci.and Nanotechnol.(ISSS-4),November 2005,JapanにおいてThe Best Poster Prizeを受賞した。