高スピン偏極物質およびナノ構造の形成とスピン依存伝導現象の研究

高自旋极化材料和纳米结构的形成以及自旋相关传导现象的研究

基本信息

批准号：
10J55122
负责人：
秋山了太
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

GeにMnをドープしたGe1-xMnxについて、Ge(111)基板上への成長でどのようにMnドープ濃度に対して構造・磁性が依存するかは今まで未解明であった。分子線エピタキシー法によってGe1-xMnx成膜を行い、評価をした結果、Mnのドーピング濃度を高くするにつれ、Mn濃度の高い領域が分散してできることがX線小角散乱法や透過電子顕微鏡観察によって分かった。そのMnリッチ領域は、Mnドーピング濃度を高くするにつれ広がってゆき、それによって膜に構造的不均一性が現れることがわかった。そしてそれが磁性に強く影響を与える事を明らかにした。具体的には、Mnが低濃度領域(～9%)においては磁気ポーラロンがパーコレートすることで強磁性クラスターが大きくなり、やがて相関長が長距離となって10K付近において強磁性転移を起こすことが、磁化測定や伝導測定の理論との良い一致などから示唆された。一方、Mn濃度が14%程度の高濃度になると、Mn原子同士の直接交換相互作用の存在や、高い構造的不均一性によって磁気転移が緩慢になり、75K以下付近から徐々に磁気ポーラロンの核ができ始め、段階的に強磁性転移してゆき、10Kで転移が完了する振舞いを示すことが伝導・磁化測定から分かった。これらは単純な磁気パーコレーションモデルだけでは説明できず、不均一性の高いdisorderな構造を持つ物質で見られる現象で、グリフィス相に類似した振舞いとして興味深い現象である。

到目前为止，当GE在GE（111）底物上生长GE时，结构和磁性如何取决于GE1-XMNX的Mn掺杂浓度。分子束外延法用于沉积GE1-XMNX膜，评估结果表明，随着MN的掺杂浓度的增加，高Mn浓度区域分散，并且观察小角X射线散射方法和透射电子显微镜。发现富含MN的区域随着MN掺杂浓度的增加而扩展，从而导致膜中的结构异质性。还揭示了这对磁性具有很强的影响。具体而言，已经提出，在MN的低浓度区域（高达9％），磁极的渗透会增加铁磁群集，最终相关长度变长，并导致磁化和传导测量理论的结果，并导致10K附近的铁磁过渡。另一方面，当MN浓度达到约14％的高浓度时，由于Mn原子与高结构不均匀性之间存在直接交换相互作用，因此磁过渡变得缓慢，并且磁性北极子核逐渐从75k或以下形成，从而逐渐出现了Ferromagnetic的过渡，并逐渐出现了在Transforation thronforation in Cronsection Issation Is的表现。这些不能单独通过一个简单的磁性渗滤模型来解释，而是在具有高度不均匀结构的材料中发现的现象，并且是与格里菲斯相似的行为，这是有趣的现象。