強磁性半導体ＧａＭｎＡｓにおけるバンド構造と強磁性

铁磁半导体 GaMnAs 的能带结构和铁磁性

• 批准号: 13J08851
• 负责人: 宗田 伊理也
• 金额: $ 1.62万
• 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 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08851/
• 关键词: スピントロニクス; 強磁性半導体; 磁気異方性; 共鳴トンネル効果

電子は電荷の自由度を持つと同時にスピン自由度を持ち、これらは結合している。したがって、電荷の自由度を操作し電子構造を制御するバンドエンジニアリングは、スピンに由来する磁性をも制御可能であることが期待される。本研究では、強磁性半導体GaMnAsを電極にしたトンネル接合素子において、量子サイズ効果によって価電子帯の正孔の波動関数を変調しながら、トンネル輸送特性の磁化方向依存性を測定した。トンネル接合は、分子線エピタキシー法を用いて作製した。GaMnAsの膜厚に傾斜をつけることで、同一のウェーハー上に井戸幅の異なるトンネル接合素子の列を作製し、量子サイズ効果が素子ごとに異なるようにした。外部から磁場を印加し、印加する方向を変えることで磁化方向を制御した。トンネルコンダクタンスの磁化方向依存性を測定した結果、その対称性が井戸幅によって異なることが分かった。井戸幅が広く、量子サイズ効果が生じない場合におけるトンネルコンダクタンスの磁化方向依存性は、二回対称であった。井戸幅が狭く、量子サイズ効果が生じる場合は、四回対称であった。これらの結果が示していることは、量子サイズ効果を利用してバンド構造および波動関数という電子の電荷の性質をエンジニアリングすることで、トンネルコンダクタンスの磁化方向依存性という磁気的な性質を変化させることが出来るということである。磁性材料の組成を変える従来の方法とは異なり、組成を変えずに電子構造を変えることによって磁性を設計するという新しい方法の確立が期待される。この方法は、次世代機能性スピンデバイスの実現に繋がる。

The electron を charge in the degree of freedom を holds と と, while the にスピ degree of freedom を holds ち and the れら れら れら are combined with て and る る る る. し た が っ て, charge の freedom を し electronic structure を suppression す る バ ン ド エ ン ジ ニ ア リ ン グ は, ス ピ ン に origin す る magnetic を も suppression may で あ る こ と が expect さ れ る. This study で は, strong magnetic semiconductor GaMnAs を electrode に し た ト ン ネ ル connexin son に お い て, quantum サ イ ズ unseen fruit に よ っ て 価 electronic 帯 の is hole の wave number of masato を - adjustable し な が ら, ト ン ネ ル conveying characteristics の magnetization direction dependence を test し た. Youdaoplaceholder0, ネ, ネ, た conjugated, <s:1>, and molecular line エピタキシ, エピタキシ, を using ト て to prepare た. GaMnAs の film thickness に tilt を つ け る こ と で, same の ウ ェ ー ハ ー に well opens の picture on different な る ト ン ネ ル の column を son connexin し, quantum サ イ ズ unseen fruit が element child ご と に different な る よ う に し た. The external ら magnetic field を the Inca <s:1> and the Inca する direction を change える とで とで the magnetization direction を control the た. ト ン ネ ル コ ン ダ ク タ ン ス の determination of magnetization direction dependence を し た results, そ の said seaborne が well opens sex picture に よ っ て different な る こ と が points か っ た. Well opens picture が hiroo く, quantum サ イ ズ unseen born fruit が じ な い occasions に お け る ト ン ネ ル コ ン ダ ク タ ン ス の magnetization direction dependence は, two back to say で seaborne あ っ た. The ido amplitude が narrow く, quantum サ ズ effect が in じる situations じる, and fourfold symmetry であった. が こ れ ら の results shown し て い る こ と は, quantum サ イ ズ unseen fruit を using し て バ ン ド tectonic お よ び wave number of masato と い う electronic charge の の を エ ン ジ ニ ア リ ン グ す る こ と で, ト ン ネ ル コ ン ダ ク タ ン ス の magnetization direction dependence と い う な properties of magnetic 気 を variations change さ せ る こ と が out る と い う こ と で あ る. Magnetic material of の を - え る 従 to の way と は different な り, composition を - え ず に electronic structure を - え る こ と に よ っ て magnetic を design す る と い う new し の い method established が expect さ れ る. The <s:1> <s:1> method スピ, next-generation functionality スピ デバ ス ス <s:1> implementation に繋がる.

项目成果

Valence band and impurity band in GaMnAs investigated by resonant tunneling spectroscopy and tunneling anisotropic magnetoresistance spectroscopy

利用共振隧道光谱和隧道各向异性磁阻光谱研究 GaMnAs 中的价带和杂质带

• 发表时间: 2014
• 作者: Iriya Muneta;Toshiki Kanaki;Shinobu Ohya;and Masaaki Tanaka
• 通讯作者: and Masaaki Tanaka

Sudden restoration of valence-band ordering associated with ferromagnetic phase transition in GaMnAs

GaMnAs 中与铁磁相变相关的价带排序的突然恢复

• 发表时间: 2014
• 作者: I. Muneta;H. Terada;S. Ohya;and M. Tanaka
• 通讯作者: and M. Tanaka

Different symmetry of the magnetization-direction dependence between the impurity band and valence band in GaMnAs

GaMnAs 中杂质带和价带之间磁化方向依赖性的不同对称性

• 发表时间: 2015
• 作者: I. Muneta;T. Kanaki;S. Ohya;and M. Tanaka
• 通讯作者: and M. Tanaka

Identification of impurity band and valence band in GaMnAs by tunneling anisotropic magnetoresistance spectroscopy

隧道各向异性磁阻光谱识别GaMnAs中的杂质带和价带

• 发表时间: 2014
• 作者: Iriya Muneta;Toshiki Kanaki;Shinobu Ohya;and Masaaki Tanaka
• 通讯作者: and Masaaki Tanaka

Energy dependence of tunneling anisotropic magnetoresistance in GaMnAs: Mn content dependence

GaMnAs 中隧道各向异性磁阻的能量依赖性：Mn 含量依赖性

• 发表时间: 2013
• 作者: Iriya Muneta;Toshiki Kanaki;Shinobu Ohya;and Masaaki Tanaka
• 通讯作者: and Masaaki Tanaka