Growth of rare-earth doped magnetic semiconductor superlattices and tructural analysis and properties investigation using synchrotron radiation.

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本研究では、室温で強磁性を示す磁性半導体を用いた超格子構造によって磁気物性や光電子物性等の材料特性を向上させることを目的とし、分子線エピタキシー(MBE)法により、磁性元素である希土類元素を微量に添加した磁性半導体を作製し、更に異なる組成で周期的に繰り返し積層させることで磁性超格子構造の作製を行い、その構造評価を電子顕微鏡法、X線回折法で行うと同時に物性評価を磁化測定に加え放射光実験により行った。本補助金により導入整備した高温蒸発源セルによって、一般に蒸発温度が高くエピタキシャル蒸着の困難な希土類元素の蒸発レイト制御が可能となり、これによりGd(ガドリニウム)を安定供給させることで均一組成を有する磁性半導体GaAsGdの作製に成功した。磁化測定による成長条件と室温強磁性との関係の検討に加え、放射光X線による光電子分光実験を行い、Gd周りの原子間結合(Gd-As結合、Gd-O結合)が磁性に強く影響することを明らかにした。さらに、GaAsとGaAsGdの超格子構造、金属Gdの多層構造の作製を行い、作製条件による結晶安定性と強磁性安定性の変化について検討した。結果を学術会議で発表するとともに論文化を行った。