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有機EL素子と室温強磁性半導体を融合した透明スピントロニクスの創生

通过结合有机EL器件和室温铁磁半导体创建透明自旋电子学

基本信息

批准号：
16686019
负责人：
福村知昭
金额：
$ 17.31万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目標は、室温強磁性半導体と有機材料を融合した透明スピントロニクスの実現である。デバイスの実際の作製に加え、室温強磁性半導体CoドープTiO_2の強磁性発現機構の解明も行う。そこで、今年度は以下の研究を行った。1 室温強磁性半導体CoドープTiO_2(ルチル)薄膜を用いた有機EL素子の作製と評価2 室温強磁性半導体CoドープTiO_2薄膜の物性評価(1)キャリア濃度を系統的に制御した試料の異常ホール効果と磁気円二色性の測定(2)共同研究による放射光設備などを用いた分光測定(3)室温デバイス動作を目指したスピン注入実験研究成果1 スタンダードな発光層であるAlq_3を用いた有機EL素子の作製を行った。還元したTiO_2をアノードに用いた有機EL素子は明瞭な面発光を示し、従来のインジウムスズ酸化物をアノードに用いた有機EL素子に匹敵する発光効率を示した。TiO_2は化学的に安定で製造コストも安いことから、インジウムスズ酸化物のアノードに代わり得る。CoドープTiO_2をアノードに用いても同等の発光特性を示すことから、有機EL素子へスピン偏極キャリアを注入可能であることがわかった。(論文1報投稿予定)2 (1)酸素欠損量の変化によりキャリア濃度を系統的に制御したCoドープTiO_2の異常ホール効果と磁気円二色性の測定結果から、高キャリア濃度で強磁性が発現することがわかった。(2)X線光電子分光からCoの不純物準位がTiO_2の電子状態と強く結合していることがわかり、X線磁気円二色性からCoの電子状態はCo^<2+>の高スピン配置をとることがわかった。これらの結果はCoドープTiO_2の強磁性がキャリア誘起であることを強く示唆し、強磁性半導体の性質を持つことを示すものである。(3)CoドープTiO_2とCoFeを強磁性電極とするトンネル磁気抵抗素子を作製した結果、従来の強磁性半導体の約3倍という200Kまでトンネル磁気抵抗効果が発現することがわかった。これは半導体スピントロニクスデバイスの室温動作に大きく迫る成果である。

The purpose of this study is to realize the fusion of room-temperature ferromagnetic semiconductor and organic materials. A Study on the Mechanism of Ferromagnetic Semiconductor Co-doped TiO_2 at Room Temperature This year, the following research was conducted. 1. Preparation and Evaluation of Organic EL Elements for Room-Temperature Ferromagnetic Semiconductor Co-doped TiO_2 Thin Films 2. Physical Properties Evaluation of Room-Temperature Ferromagnetic Semiconductor Co-doped TiO_2 Thin Films (1) Measurement of Abnormal Magnetic Dichroism of Samples by Systematic Preparation and Concentration Measurement (2) Joint Research on Radioactive Photoluminescence Equipment (3) Research results of room temperature emission control system The organic EL element of TiO_2 is used to show the surface emission of light. The organic EL element of TiO_2 is used to show the surface emission of light. TiO_2 is chemically stable and can be used as a catalyst for the production of acid compounds. Co-doped TiO_2 has the same emission characteristics as organic EL. 2 (1) The change of acid deficiency and the control of the system for the concentration of iron and iron in TiO_2. (2)X X-ray photoelectron spectroscopy: Co impurity level: TiO_2 electron state: strong binding; X-ray magnetic dichroism: Co electron state: Co^<2 +> high binding; X-ray magnetic dichroism: Co^<2+> high binding. The results show that the ferromagnetic properties of Co-doped TiO_2 are strongly correlated with the properties of ferromagnetic semiconductors. (3)Co TiO_2 and CoFe ferromagnetic electrodes produce magnetic resistivity about 3 times as high as 200K. This is a semiconductor that works at room temperature.

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fluorescence EXAFS study on local structures around Mn and Fe atoms doped in ZnO

DOI：
10.1238/physica.topical.115a00614
发表时间：
2005
期刊：
Physica Scripta
影响因子：
2.9
作者：
H. Ofuchi;Z. Jin;T. Fukumura;M. Kawasaki;Y. Matsumoto;T. Hasegawa;H. Fujioka;M. Oshima;H. Koinuma
通讯作者：
H. Ofuchi;Z. Jin;T. Fukumura;M. Kawasaki;Y. Matsumoto;T. Hasegawa;H. Fujioka;M. Oshima;H. Koinuma

n型ZnO:Al和Zn_<1-x>Mn_xO:Al薄膜的自旋相关磁阻

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Phys.Rev.B 72
影响因子：
0
作者：
H.Nakatsuji;M.Ehara;T.Andrearczyk
通讯作者：
T.Andrearczyk

Magnetic Oxide Semiconductors

DOI：
10.1007/978-94-007-7604-3_22-1
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. H. Hong
通讯作者：
N. H. Hong

Signature of Carrier-Induced Ferromagnetism in Ti_<1-x>Co_xO_2: Exchange Interaction between High-Spin Co^<2+> and the Ti 3d Conduction Band

Ti_<1-x>Co_xO_2 中载流子诱导铁磁性的特征：高自旋 Co^<2> 与 Ti 3d 导带之间的交换相互作用

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Phys.Rev.Lett. 96
影响因子：
0
作者：
J.W.Quilty;A.Shibata;J.-Y.Son;K.Takubo;T.Mizokawa;H.Toyosaki;T.Fukumura.M.Kawasaki
通讯作者：
T.Fukumura.M.Kawasaki

Alignment of Liquid Crystalline Polyfluorene Films by an Optically Aligned Polymer Layer

通过光学配向聚合物层对液晶聚芴膜进行配向