超強磁場における希釈磁性半導体の遠赤外・赤外、可視領域での磁気光学的研究

超强磁场下稀磁半导体远红外、红外和可见光区域的磁光研究

• 批准号: 10138205
• 负责人: 松田 康弘
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10138205/
• 关键词: 超強磁場; サイクロトロン共鳴; 希薄磁性半導体; 磁気光吸収スペクトル

Cd_<1-x>Fe_xS、Cd_<1-x>Mn_xTe、Ga_<1-x>Mn_xAsなどの希薄磁性半導体について遠赤外-可視光領域での磁気光吸収スペクトルを最高150-500Tまでの超強磁場下で観測した。遠赤外-赤外領域では自由電子(正孔)のサイクロトロン共鳴を観測し、サイクロトロン質量がそれぞれの母体結晶における値とは異なることを見出した。Cd_<1-x>Fe_xSでは、母体結晶のCdSに見られるサイクロトロン質量の特異な温度依存性がさらに顕著になり、結晶のc-軸に対する磁場の印加方向にその効果が大きく依存するという興味深い現象を明らかにした。Cd_<1-x>Mn_xTeについては電子のサイクロトロン質量がCdTeと同様に温度の上昇とともに単調に増加し、その温度係数がCdTeでは光子エネルギーにあまり依存しないのに対しCd_<1-x>Mn_xTeでは光子エネルギーに大きく依存することがわかった。その結果Cd_<1-x>Mn_xTeのCdTeに対するサイクロトロン質量の増大率は室温から50K程度の低温にかけて約12%から6%ほどに小さくなる。今後、縦型光学フォノンや磁性イオンのスピンの偏極度などが、これらの現象にどのように関係しているのかさらに詳しく調べる必要がある。Ga_<1-x>Mn_xAsではMn濃度が0.003%程度の低濃度の試料について正孔のサイクロトロン共鳴を観測し、正孔のサイクロトロン質量はGaAsに比べて18%程度も軽いことがわかった。その原因については今のところ不明であるが、格子歪の影響が強い可能性がある。Mnがそれ以上に高濃度になると100T程度の超強磁場領域においても共鳴が観測できないぐらいに易動度が低下してしまうことも明らかになった。また、可視領域ではストリークカメラを用いた分光装置を用いることにより、約450Tまでの超強磁場領域でCd_<1-x>Mn_xTeの磁気光吸収測定をはじめて行い、希薄磁性半導体特有の励起子の大きなゼーマンシフトに加え、超強磁場下ではランダウ準位に付随した吸収線を明瞭に観測する事ができた。

Cd_<1-x>Fe_xS, Cd_<1-x>Mn_xTe, Ga_<1-x>Mn_xAs are rare thin magnetic semiconductors. They can be measured in far-infrared and visible light fields up to 150-500T. The free electron resonance in the far-infrared region (positive hole) is measured, and the mass of the free electron is measured. Cd_<1-x>Fe_xS and CdS crystals have a temperature dependence on the mass of CdS crystals. The temperature dependence of CdS crystals on the c-axis of CdS crystals depends on the magnetic field direction of CdS crystals. Cd_<1-x>Mn_xTe has a high temperature coefficient and a high temperature coefficient. Cd_<1-x>Mn_xTe has a high temperature coefficient and a high temperature coefficient. The <1-x>results show that the increase rate of CdMnxTe in the mass of CdTe is from 12% to 6% at room temperature and low temperature. In the future, the optical and magnetic properties of the optical and magnetic fields will be adjusted in detail. Ga_<1-x>Mn_xAs is higher than GaAs in Mn concentration of 0.003%, and the resonance of positive pore is higher than GaAs in Mn concentration of 18%. The reason for this is unknown, and the influence of the grid is strong. Mn concentration is higher than 100T, resonance is higher than 100T, mobility is lower than 100 T. In the visible field, the spectrometer is used to measure Cd_ Mn_xTe magnetic absorption in the field of ultra-strong magnetic field of about 450T. In the field of ultra-strong magnetic field, the magnetic absorption of Cd_<1-x>Mn_xTe is measured in the field of ultra-strong magnetic field.

项目成果

Y.H.Matsuda: "Infrared and far-infrared magneto-transmission in Cd_<1-x>Fe_xS at megagauss magnetic fields" Proceedings of the Physical Phenomena at High Magnetic Fields III (October 1998). (1999)

Y.H.Matsuda：“兆高斯磁场下 Cd_<1-x>Fe_xS 中的红外和远红外磁传输”高磁场物理现象论文集 III（1998 年 10 月）。