室温強磁性半導体を含む磁性積層構造の作製およびスピン輸送に関する研究

室温铁磁半导体磁性叠层结构的制备及自旋输运研究

• 批准号: 13J08746
• 负责人: 大前 洸斗
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 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 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08746/
• 关键词: 希薄磁性半導体; Hanle効果; ホール効果; InP; ZnSnAs_2

はじめに分子線エピタキシー法による半絶縁性InP (001)基板上へのZnSnAs_2およびZnSnAs_2 : Mn層の成長条件を確定させる実験を行った。結果として、高品質な結晶性かつ室温で強磁性を示すZnSnAs_2 : Mn薄膜を得る条件を決定できた。この条件を用いて、Hanle効果を観測するためのp型InP (001)基板上ZnSnAs_2 : Mnの試料の作製に成功した。一方、Hall効果測定用の素子やHanle効果測定用の素子構造にするためのZnSnAs_2層のエッチング条件を決めるための実験を並行して行った。その結果、硝酸により高速なエッチングが可能であること、硫酸と過酸化水素を混合したエッチャントを用いることで、エッチング速度を制御してZnSnAs_2を加工することができることを見出した。また、硝酸はInP基板と反応しないことから、ZnSnAs_2層のみを選択的にエッチングできることを確認した。さらに、適切なレジスト材料を選択することで、Hall効果測定用のパターンに加工する条件を見出した。また、ZnSnAs_2 : Mnを強磁性層としてInAlAs層をトンネルバリア層とするトンネル磁気抵抗効果素子を作製するために、ZnSnAs_2およびZnSnAs_2 : MnとInAIAs層の積層構造の作製に取り組んだ。InAlAs/ZnSnAs_2とInAlAs/ZnSnAs_2 : Mnの積層構造を作製し、透過型電子顕微鏡観察することで結晶成長について詳細に評価を行った。

The growth conditions of ZnSnAs_2 and ZnSnAs_2 : Mn layers on semi-insulating InP (001) substrates were determined. The results show that the conditions for obtaining ZnSnAs_2 : Mn thin films with high crystallinity and ferromagnetism at room temperature are determined. With these conditions in place, the preparation of ZnSnAs_2 : Mn samples on p-type InP (001) substrates was successful to measure Hanle effects. The element structure for measuring the effect of a square and a Hall is determined by the condition of the ZnSn2 layer. As a result, nitric acid can be mixed with sulfuric acid at a high speed, and ZnSnAs_2 can be processed at a high speed. InP substrate, ZnSnAs_2 layer, etc. The conditions for the selection of appropriate materials and the processing of Hall effect measurements are presented. For example, ZnSnAs_2 : Mn ferromagnetic layers and InAlAs layers are formed by the formation of magnetic resistance elements. For example, ZnSnAs_2 : Mn ferromagnetic layers and InAlAs layers are formed by the formation of multilayer structures. The multilayer structure of InAlAs/ZnSnAs_2 and InAlAs/ZnSnAs_2 : Mn is fabricated and observed through an electronic microscope, and the crystal growth is evaluated in detail.

项目成果

Low-temperature heteroepitaxial growth of In_<1-x>AlxAs and In_<1-x>Ga_xAs layers on magnetically doped ZnSnAs_2/InP (001)

磁性掺杂 ZnSnAs_2/InP 上 In_<1-x>AlxAs 和 In_<1-x>Ga_xAs 层的低温异质外延生长 (001)

• 发表时间: 2013
• 作者: Takamasa Kawanago;大前洸斗
• 通讯作者: 大前洸斗

XAFS STUDIES OF DILUTED MAGNETIC SEMICONDUCTOR Mn-DOPED ZnSnAs_2 THIN FILMS ON InP SUBSTRATES

InP衬底上稀磁半导体Mn掺杂ZnSnAs_2薄膜的XAFS研究

• 发表时间: 2013
• 作者: Takamasa Kawanago;大前洸斗;大前 洸斗
• 通讯作者: 大前 洸斗