スピン制御ナノ構造の作製と実空間・電子状態測定法の開発

自旋控制纳米结构的制造和实空间/电子状态测量方法的开发

• 批准号: 18710092
• 负责人: 岡林 潤
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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-18710092/
• 关键词: 走査トンネル顕微鏡; 分子線エピタキシー; 初期成長過程; 磁性ナノ構造

本研究では、分子線エピタキシー(MBE)装置と走査トンネル顕微鏡(STM)を装備した表面分析チェンバーを超高真空環境で結合した装置を駆使することにより、新しいスピントロニクス材料・構造の創製とそのデバイス応用の可能性を探ることを目的としている。中でも、半導体GaAsと格子整合性の良い強磁性体MnAsに着目し、安定な六方晶ではなく、ハーフメタルと予測されている4配位閃亜鉛鉱型結晶の作製を試みた。MnAsをナノ構造で作製した場合に閃亜鉛鉱型結晶構造をとることがいくつか報告されているが、GaA表面を硫黄終端化した表面へのMnAs作製による閃亜鉛鉱型ナノドットの作製に着目した。硫化アンモニウム溶液を用いたエッチングによる硫黄終端では、原子レベルで平坦な硫黄表面を作製することが難しいため、GaAs表面への硫黄蒸着システムを作製した。これによtり、2×6再構成表面をもつ平坦な硫黄終端面を作製することに成功し、そのSTM観測をおこなった。そして、その上へのMnAs蒸着を行い、硫黄終端面上へのMnAsは2 MLまで平坦な閃亜鉛鉱方構造を保った電子線回折パターンが得られた。 STM観測においても、溶液処理により作製場合とMnAsナノドット形成が異なる結果となった。MnAs 1ML以下の初期成長においてGa原子の移動を伴いc(4×4)再構成表面のAs-Gaダイマー構造からAs-Asダイマー構造への相転移により、被服率が蒸着量を上回る現象を確認しているが、その起源を解明するために、GaAs上へのMn金属の蒸着を行った。その結果、Mn蒸着の場合には、Asの表面原子の不足のため、乱れたAs-Asダイマー構造への転移と、その後のMnGa的な金属結合を示す表面が第1層目に作製されることを観測した。

This study で は, molecular line エ ピ タ キ シ ー (MBE) device と walkthrough ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM) を equipment し た surface analysis チ ェ ン バ ー を ultra-high vacuum environment で combining し た device を 駆 make す る こ と に よ り, new し い ス ピ ン ト ロ ニ ク ス material, construction の created と そ の デ バ イ ス 応 possibility with の を agent る こ と を purpose と し て い Youdaoplaceholder0. In で も, semiconductor GaAs と grid integrated い の good strong magnetic body MnAs に with mesh し, stable な hexagonal で は な く, ハ ー フ メ タ ル と be さ れ て い る 4 flash 亜 coordination type lead 鉱 を try the crystallization の cropping み た. MnAs を ナ ノ tectonic で cropping し た occasions に flash 亜 lead 鉱 type crystal structure を と る こ と が い く つ か report さ れ て い る が terminal is changed, the GaA surface を sulfur し た surface へ の MnAs cropping に よ る flash 亜 lead type 鉱 ナ ノ ド ッ ト の cropping に with mesh し た. Sulfide ア ン モ ニ ウ を ム solution with い た エ ッ チ ン グ に よ る sulfur terminal で は, atomic レ ベ ル で す the flat surface を な sulfur cropping る こ と が difficult し い た め, GaAs surface へ の sulfur steamed シ ス テ ム を cropping し た. こ れ に よ t り form surface again, 2 x 6 を も つ flat な sulfur terminal face を cropping す る こ と に successful し, そ の STM 観 measuring を お こ な っ た. On そ し て, そ の へ の MnAs steamed を い, sulfur terminal surface へ の MnAs は 2 ML ま で flat な flash 亜 lead 鉱 cover っ tectonic を た electronic line inflexion パ タ ー ン が must ら れ た. STM 観 measuring に お い て も, solution 処 に よ り cropping occasions と MnAs ナ ノ ド ッ ト form が different な る results と な っ た. MnAs Under 1 ml の early growth に お い て Ga の mobile を with い c atoms (4 x4) to form surface の As - Ga ダ イ マ ー tectonic か ら As - As ダ イ マ ー tectonic へ の phase planning move に よ り, clothing が steamed volume を る phenomenon を confirmed last time し て い る が, そ の を origin interpret す る た め に, GaAs へ の Mn metal の steamed を line Youdaoplaceholder0. そ の results, Mn steamed の occasions に は, As insufficient の surface atomic の の た め, れ た As - As ダ イ マ ー tectonic へ の planning move と, そ の after の MnGa な metal combined を が す in surface layer 1 eye に cropping さ れ る こ と を 観 measuring し た.

项目成果

Layer-thickness dependence in tunneling magnetoresistance and current-driven magnetization'reversal G_aM_nA_s-based double-barrier structures

基于隧道磁阻和电流驱动磁化反转G_aM_nA_s的双势垒结构的层厚依赖性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Physica E 40
• 作者: M. Watanabe;J. Okabayashi. et. al
• 通讯作者: J. Okabayashi. et. al

Pulse-width dependence in curent-driven magnetization reversal using G_aM_nA_s-based double-barrier magnetic tunnel junction

使用基于 G_aM_nA_s 的双势垒磁隧道结的电流驱动磁化反转中的脉冲宽度依赖性

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Superconductivity and Novel Magnetism 20
• 作者: J.Okabayashi;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Structure transition between two GaAs(001)-c(4 × 4) surface reconstructions in As4 flux

As4 通量中两个 GaAs(001)-c(4 × 4) 表面重建之间的结构转变

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Crystal Growth 301-302
• 作者: T.Arai;J.Okabayashi et al.
• 通讯作者: J.Okabayashi et al.

Formation and properties of MnAs magnetic nanoscaled dots on sulfur-passivated semiconductor substrates

硫钝化半导体基底上MnAs磁性纳米点的形成及性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Crystal Growth 301-302
• 作者: K.Kubo;J.Okabayashi et al.
• 通讯作者: J.Okabayashi et al.

Characteristics of GaMnAs-based double-barrier structures

GaMnAs基双势垒结构的特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physica Status Solidi C 3
• 作者: M.Watanabe;J.Okabayashi et al.
• 通讯作者: J.Okabayashi et al.