半導体・強磁性体複合型ナノワイヤを用いた縦型ナノスピントランジスタの研究

利用半导体-铁磁复合纳米线垂直纳米自旋晶体管的研究

基本信息

批准号：
17656100
负责人：
原真二郎
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

化合物半導体への強磁性MnAsナノ構造のエピタキシャル成長技術確立を目的とし、本年度は主にプレーナGalnAs{111}面上の有機金属気相成長に関して、結晶面方位依存性や、供給ガス比率(V/Mn比)・成長時間等の成長条件依存性を評価し、ナノクラスタ形成制御の観点から詳細なデータ取得を行った。これまで断面格子像観察・電子線回折による構造評価及び、磁気異方性評価から.、(111)B面上のMnAs成長では、六方晶のNiAs型MnAsナノクラスタが立方晶の閃亜鉛鉱型GaInAs表面に形成され、MnAsのc軸がGalnAsの[111]B方向と平行であるとの知見を得た。今回矩形ナノクラスタが形成される(001)面上及び、よりサイズの小さい六角形ナノクラスタが高密度に形成される(111)A面上で詳細な構造評価を行った結果、いずれの結晶面方位においてもNiAs型ナノクラスタが形成するものの、(111)B面上とは異なりナノクラスタの結晶軸が下地GaInAsの[111]方向から僅かに傾く、あるいはばらつきを持つ傾向にあった。これはV族(As)原子に覆われた(111)B表面と異なり、特に完全なIII族面である(111)A面では、 GaInAs層に埋め込まれたMnAsナノクラスタが形成されやすいことに起因すると考えられる。ただ(111)A面上においてもV/Mn比を60から1125と大幅に増加させることにより、微小ナノクラスタがより高密度に形成され、周囲の結晶表面の平坦性も向上する。今回の結果は、MnAsの結晶成長では従来のIII-V族化合物半導体に比べ著しく高いV族分圧が必要であることを示唆しており、半導体・強磁性体複合構造形成のための有用な知見となった。またより格子不整合度の小さいGaAs(111)B面上のMnAs成長では、10μm^2以上の広範囲に渡って平坦に薄膜状成長する傾向にあった。

为了建立针对复合半导体的铁磁MNA纳米结构的外延生长技术，在今年，我们评估了晶体平面取向的依赖性，供应气比（V/MN比率）和生长时间（V/MN比率）和生长时间（V/MN）的依赖性，并从纳米构建控制的角度获得了详细的数据。从观察横截面晶格图像，通过电子衍射和磁各向异性评估进行结构评估，我们获得了以下发现：在（111）B表面MNA的生长中，六边形NIAS型NIAS型MNA纳米纳米斑点已在立方Zinc-Blend Gainas表面上形成了Cob-Blend Gainas表面上的Colals.11111111111111111111111111111111111意意。这次，在（001）平面上进行了详细的结构评估，在该平面上形成了矩形纳米簇，并在（111）平面上以高密度（111）平面形成较小尺寸的六角形纳米群，尽管NIAS型纳米平面形成了NIAS型纳米平面，但在所有晶体中不变（111）（111）（111）（111）（111）（11111）（111）（111）（111），均一（111）（111）均构成（111）。倾向于略微倾斜或与基础Gainas的[111]方向变化。这被认为是由于以下事实：（111）B表面被V组（AS）原子覆盖，尤其是（111）A表面，这是一个完整的III组表面，可能形成嵌入Gainas层中的MNA纳米群体。但是，即使在（111）平面上，通过将V/MN比从60显着增加到1125，也以较高的密度形成微纳米群，并且周围晶体表面的平坦度也得到了改善。目前的结果表明，MNA的晶体生长比常规III-V组化合物半导体需要明显更高的V组压力，这使得对于形成半导体 - 有限磁复合结构的有用结果。此外，当MNA在GAAS上生长（111）B表面（晶格不匹配程度较小）时，它倾向于在10μm^2或更多范围内生长扁平薄膜。