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新規Ｆｅベース強磁性半導体の物性制御とデバイス応用

新型铁基铁磁半导体物性控制及器件应用

基本信息

批准号：
13J07388
负责人：
レデゥックアイン
金额：
$ 2.3万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J07388/
关键词：
スピン江崎ダイオード自発スピン分裂強磁性半導体トンネル磁気異方性抵抗磁気異方性 s,p-d交換相互作用電気的な磁性制御波動関数工学スピンフィルタ n型強磁性半導体電子誘起強磁性電気二重層トランジスタ歪み量子サイズ効果 Zener平均場理論エピタキシー成長

项目摘要

InAs/(In,Fe)As/InAs三層からなる量子井戸構造の波動関数を電気二重層トランジスタのゲート電圧で操作し、量子井戸全体の磁気特性を電気的に制御可能であることを示した。磁性層内のキャリア濃度を変える従来の方法に比べて、キャリアの波動関数と(In,Fe)As層との重なりを変えることによってキュリー温度を制御するこの方法は、高い制御自由度を持つことを実証し、またサブピコ秒の高速動作および消費電力を大幅に減少できる可能性があり、スピン依存波動関数工学を示した研究成果である（Phys. Rev. Bに出版）。n型(In,Fe)As/p型InAsのエサキダイオード構造におけるトンネル分光法を用いて、In,Fe)As伝導帯のスピン分裂を明瞭に観測した。キュリー温度が45K～65Kの(In,Fe)Asの伝導帯には40 ~ 50 meVの自発スピン分裂を持つことが分かった。このスピン分裂エネルギーはFe濃度と外部磁場によって制御可能である。今回の(In,Fe)Asで観測した伝導帯の自発スピン分裂はIII-V族強磁性半導体では初めての観測であり、様々なスピンデバイス応用に有望であることを示した。一方、外部磁場の回転より(In,Fe)As層の磁化方向を様々な面内方向に回転させ、それによって(In,Fe)Asの状態密度が変化しdI/dV-V特性が対称性をもって変化する結果も見られた。この現象はトンネル異方性磁気抵抗（TAMR)と呼ばれる現象である。TAMRをすべてのバイアス電圧で調べることによって、(In,Fe)Asのバンド構造の各成分（伝導帯、価電子帯、不純物帯）の異方性が観測され,不純物帯のエネルギー位置が伝導帯の下端あるいは価電子帯の上端に近い結果も分かり、(In,Fe)Asの強磁性起源に重要な役割を持つと考えている。

InAs/In, Fe) As/InAs three-layer からなるの opens quantum well structure fluctuation masato number を electricity 気 bilayer トランジスタのゲート electric 圧でし operation, quantum well opens all the magnetic 気のを electric 気に suppression may であることを shown した. Within the magnetic layer のキャリア concentration を - える従 to の way に than べて, キャリアの wave number of masato と (In, Fe) As layer との heavy なりを - えることによってキュリー temperature を suppression するこの way は, high い suppression dof を hold つことを be し, またサブピコ seconds の high-speed action および spending power をに sharply reduce で Youdaoplaceholder0 る possibility があがあ, スピスピ dependent wave-related mathematical engineering を shows たた research results である (published by Phys. Rev. Bに). N (In, Fe) As/p type InAs のエサキダイオード tectonic におけるトンネル spectrometry を with いて, In, Fe) As 伝 guide 帯のスピン split を clear に観 measuring した. キュリー temperature がの 45 k to 65 k (In, Fe) As の伝 guide 帯には 40 ~ 50 meV の since 発スピン split を hold つことが points かった. <s:1> スピエネ fission エネとギギギギであるである Fe concentration と external magnetic field によって control possible である. Today back の (In, Fe) As で観 measuring した伝 guide 帯の since 発スピン split は III - V strong magnetic semiconductor では early めての観 measuring であり, others 々なスピンデバイス応 with に is expected to be であることを shown した. Party planning, external magnetic field の back よりの magnetization direction (In, Fe) As layer を others 々な in-plane direction に back planning させ, それによって (In, Fe) As のが state density variations change し dI/dV - V features が said sex seaborne をもって variations change する results も see られた. The <s:1> <s:1> phenomenon トトネネネネト anisotropic magnetic resistance (TAMR)とばれる phenomenon である. TAMR をすべてのバイアス electric 圧で adjustable べることによって, (In, Fe) As のバンのド structure component (伝 guide 帯, 価 electronic 帯, impurity content 帯) の square difference が観 measuring され, impurity content 帯のエネルギー position が伝 guide 帯の bottom あるいは価 electronic 帯の upper に nearly い results も points かり, (In, Fe) As の The origin of strong magnetism is に important な service cutting を holding とと study えてえてるる.