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ＦｅベースＩＩＩ－Ｖ族強磁性半導体によるスピントロニクス材料とデバイスの研究

Fe基III-V铁磁半导体自旋电子材料与器件研究

基本信息

批准号：
15F15362
负责人：
田中雅明
金额：
$ 1.47万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に続き、次世代電子材料として期待される新しい強磁性半導体とデバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の科学的課題を豊富に与えるとともに次世代スピントロニクス・デバイスを担う材料として期待されている。このような強磁性半導体を含むヘテロ構造およびヘテロ構造の物質設計と作製を行った。1) ｎ型強磁性半導体(In,Fe)Sbを作製し、この材料ではTCが335 Kに達し、室温での異常ホール効果が大きく現在最も感度の良いInSbの正常ホール効果によるセンサーよりも感度が良いセンサーデバイスが作製可能であることを示した。2) ｎ型強磁性半導体(In,Fe)Sbをチャネルとする電界効果トランジスタを作製し、ゲート電界によって電子濃度を変調し、キュリー温度を変調できることを示した。これにより、電子誘起強磁性半導体であることを示した。ただし、電子濃度に依存しない強磁性秩序の寄与もありこれが近接Fe原子間の強磁性的超交換相互作用である可能性を示した。3) 本研究によって、ｎ型とｐ型の両方で室温以上のTCをもつIII-V族強磁性半導体を作製できることを示した。強磁性発現機構として、Fe d-準位とホストIII-V族半導体の価電子帯端あるいは伝導帯端が近い時に強磁性が発現しやすくTcも上がるという、共鳴バンドモデルがよく当てはまることを示した。これによって半導体における強磁性発現機構の統一的理解に大きく貢献した。

Research on the application of ferromagnetic semiconductors in the past and the next generation of electronic materials is expected. Ferromagnetic semiconductors, nonmagnetic semiconductors, magnetic elements added to mixed crystal semiconductors, semiconductors, magnetic materials, properties of solid state physics, materials science, scientific topics, rich and expected materials for the next generation. Ferromagnetic semiconductors include: 1)The n-type ferromagnetic semiconductor (In, Fe) Sb is fabricated in this material at temperatures up to 335 K and room temperature, and the abnormal results are large. The normal results of the n-type ferromagnetic semiconductor (In, Fe) Sb are now the most sensitive. 2)The n-type ferromagnetic semiconductor (In, Fe) Sb is characterized by the following: (1) the electron concentration in the n-type ferromagnetic semiconductor is adjusted, and (2) the temperature in the n-type ferromagnetic semiconductor is adjusted. Ferromagnetic semiconductors are induced by electrons. The electron concentration-dependent ferromagnetic order and the possibility of ferromagnetic superexchange interactions between nearby Fe atoms are shown. 3)In this study, we have demonstrated that n-type and p-type ferromagnetic semiconductors can be fabricated above room temperature. Ferromagnetic discovery mechanism, Fe d-level, electron conduction band, ferromagnetic discovery, resonance, electron conduction band, electron conduction band, electron conduction band. The contribution to a unified understanding of ferromagnetic discovery mechanisms in semiconductors is significant.