室温強磁性を有する磁性ワイドギャップ半導体薄膜の創製と強磁性発現機構の解明

室温铁磁性磁性宽禁带半导体薄膜的制备及铁磁性机理的阐明

• 批准号: 18760496
• 负责人: 遠藤 恭
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku University (2007)Osaka University (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760496/
• 关键词: ワイドギャップ半導体; 3d遷移磁性金属; 常磁性状態; 窒化物; 酸化物; 微結晶; 強磁性状態; 化学結合状態; 磁性ワイドギャップ半導体; 強磁性; 常磁性; 窒化物半導体; 酸化物半導体; 磁性元素; 結晶配向

本研究課題では、半導体のキャリアと磁性金属のスピンを融合した半導体-スピン機能性デバイスの創製を目指して、磁性金属として3d遷移磁性金属であるCr,Mnを、ワイドギャップ半導体としてAIN,Cu_2Oを選択し、1.基板温度の異なるCrを注入したCu_2O薄膜の作製とその基礎物性のCr濃度依存性と、2.Cr,Mnを注入したAIN,Cu_2O薄膜における強磁性を発現しない原因について検討し、以下の知見を得た。1.基板温度の異なるCrを注入したCu_2O薄膜の作製とその基礎物性のCr濃度依存性結晶構造は、Cr濃度および基板温度に関係なく、(111)配向した多結晶Cu_2O単相となった。結晶粒径は、Cr濃度に関係なく基板温度の上昇にともない20nm程度に粗大化した。薄膜中のCuとCrの化学結合状態は、Cu^0もしくはCu^<1+>とCr^<3+>であった。また、5-300Kの温度領域での磁気状態は、Cr濃度および基板温度に関係なく常磁性状態であった。2.Cr,Mnを注入したAIN,Cu_2O薄膜における強磁性を発現しない原因Crの場合には、薄膜中で母相である半導体、窒素および酸化物との化合物は形成されず、半導体のAl原子やCu原子を無秩序に置換しているか、もしくは数nm程度の微結晶として膜中に均一に分散していると考えられる。また、Mnの場合には、低Mn濃度ではCrの場合と同様に、Mn原子によるAl原子やCu原子の置換、もしくは膜中への微結晶の均一分散によると考えられる。一方、高Mn濃度では、低温のみで磁化を発現することを確認した。これは、粗大化した窒化物および酸化物の形成によると考えられる。以上の結果から、これらの薄膜では、磁性原子によるAl原子もしくはCu原子の置換、もしくは膜中における微結晶の均一分散によって、室温で強磁性を発現しないことを明らかにした。

In this study, the subject of this study is that the fusion of magnetic metals, magnetic metals, magnetic metals, Substrate temperature "Cr" implantation "Cu _ 2O film" as substrate physical properties "Cr degree dependence", 2.CrPowerMN "implantation"AIN,Cu_2O film"enhanced magnetism"cause"reason", "knowledge" below. 1. The temperature dependence of the physical properties of the substrate, the physical properties of the Cr, the dependence of the temperature on the substrate temperature, the temperature of the substrate, the temperature of the The results show that the grain size, Cr temperature and substrate temperature are thicker than those of 20nm. In the film, "Cu" Cr "chemical" conjunct, Cu ^ 0 "Cu ^ & lt;1+>" Cr ^ & lt;3+> "compound" in the film. Temperature range from 5 to 300K, magnetic field, Cr temperature, substrate temperature, constant magnetic state. 2. The reason for the formation of AIN,Cu_2O thin film is Cr bonding, parent phase, asphyxiant, acid compound, Al atom, Cu atom, temperature, temperature, The concentration of Mn, Mn, Cr, Mn and Cu in the film were homogenized and dispersed homogeneously. One side, high Mn temperature, low temperature temperature, magnetization, temperature, temperature and temperature. The asphyxiation, the formation of acid compounds, the formation of acid compounds and the formation of acid compounds. The above results show that the magnetic atoms, the Al atoms, the Cu atoms, the microstructure crystals in the films are uniformly dispersed, and the room temperature strong magnetic properties are observed.

项目成果

Observation of Magnetization Reversal Process in Ni-Fe Nanowire Using Magnetic Field Sweeping-Magnetic Force Microscopy

磁场扫描磁力显微镜观察镍铁纳米线的磁化反转过程

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 46
• 作者: M.Osada;M.Kakihana;H.Yasuoka;M.Kall;L.Borjesson;Yasushi Endo
• 通讯作者: Yasushi Endo

Transition between Onion States and Vortex States in Exchange-Counpled Ni-Fe/Mn-Ir Asymmetric Ring Dots

交换耦合 Ni-Fe/Mn-Ir 不对称环点中洋葱态与涡旋态的转变

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Applied Physics 99
• 作者: M.Osada;M.Kakihana;H.Yasuoka;M.Kall;L.Borjesson;Yasushi Endo;Y.Endo;Y.Endo;I.Sasaki
• 通讯作者: I.Sasaki

Detailed Magnetization Reversal Process in a Ni-Fe Nanowire Measured with Magnetic Field Sweeping (MFS)-MFM

使用磁场扫描 (MFS)-MFM 测量 Ni-Fe 纳米线的详细磁化反转过程

• 发表时间: 2008
• 作者: M.Osada;M.Kakihana;H.Yasuoka;M.Kall;L.Borjesson;Yasushi Endo;Y.Endo;Y.Endo;I.Sasaki;佐藤 隆信;Yasushi Endo
• 通讯作者: Yasushi Endo

Crystal Structure and Magnetic Properties of Cr-Doped AlN Films with Various Cr Concentrations

不同Cr浓度的Cr掺杂AlN薄膜的晶体结构和磁性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: Materials Transactions 48・3
• 作者: M.Osada;M.Kakihana;H.Yasuoka;M.Kall;L.Borjesson;Yasushi Endo;Y.Endo
• 通讯作者: Y.Endo

Change of Interlayer Exchange Coupling between the Adjacent Magnetic Transition Metal Layers across a Rare-Earth Metal Layer by Hydrogenation

通过氢化改变稀土金属层上相邻磁过渡金属层之间的层间交换耦合

• 发表时间: 2006
• 期刊: Material Science Forum 512
• 作者: M.Osada;M.Kakihana;H.Yasuoka;M.Kall;L.Borjesson;Yasushi Endo;Y.Endo;Y.Endo
• 通讯作者: Y.Endo