III-V族希薄磁性半導体ヘテロ接合における磁気秩序と電気伝導

III-V族稀磁半导体异质结中的磁序和电导

基本信息

批准号：
05650001
负责人：
大野英男
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650001/
关键词：
希薄磁性半導体 III-〓族 InAs InMnAs Mn 化合物半導体異常ホール効果

项目摘要

本研究では、申請者等が新しく合成に成功したIII-〓族をベースとする希薄磁性半導体を用いたヘテロ接合に見られる磁気秩序と電気伝導の関係を明らかにし、この新希薄磁性半導体ヘテロ接合の物性を解明し、応用の可能性を探ることを目的として研究を進めた。具体的には、(1)分子線エピタキシによる(In,Mn)As/(Al,Ga)Sbヘテロ構造の成長と加工、(2)1.4〜300K、最大8Tまでの磁場中での、磁気輸送特性(磁気抵抗効果、ホール効果)の測定を行った。本研究で得られた新しい知見は、以下の点に要約される。試料としては、20nmの(In,Mn)As(MnAs組成0.18)を(Al,Ga)Sb(AlSb組成0.3)上に成長させたものを取り上げた。(1)200K以下では、ホール抵抗は通常のホール効果と異常ホール効果よりなる。また、異常ホール効果の部分は磁化と抵抗の積に比例する。(2)40K以上では、磁化は磁場に比例しキュリーワイス型の温度変化を示す。フィッティングよりキュリー温度として35Kを得る。このことは、Mn間の相互作用が強磁性的であることを示している。(3)40K以下では、磁化曲線は急峻になり単純な常磁性と異なるふるまいを示す。10K以下で初めてヒステリシスが顕著になる。しかし、厚い試料で見られていた常磁性と強磁性の共存を示す特性は見られていない。(4)平均場近似では40K以下の磁化のふるまいを理解することはできない。磁気ポーラロンなどの大きさを統計的に取り入れる、または超常磁性的ふるまいであると考えることで説明ができる可能性がある。

在这项研究中，我们将阐明使用我们成功合成的基于III族的稀磁半导体在异质结中观察到的磁序和电导之间的关系，并且进行该研究的目的是阐明异质结的物理性质。并探索可能的应用。具体来说，（1）通过分子束外延生长和加工（In，Mn）As/（Al，Ga）Sb异质结构，（2）1.4至300K和高达8T的磁场中的磁输运特性（磁阻效应，霍尔效应）进行了测量。本研究获得的新发现可总结如下。使用的样品是在 (Al,Ga)Sb（AlSb 成分 0.3）上生长的 20 nm（In,Mn）As（MnAs 成分 0.18）。 (1) 200K以下，霍尔电阻分为正常霍尔效应和反常霍尔效应。此外，反常霍尔效应的部分与磁化强度和电阻的乘积成正比。 (2) 40K以上，磁化强度与磁场成正比，并呈现居里-韦斯型温度变化。从配件获得 35K 的居里温度。这表明Mn之间的相互作用是铁磁性的。 (3)低于40K，磁化曲线变得陡峭，表现出与简单顺磁性不同的行为。低于 10K 时迟滞现象首次变得明显。然而，在厚样品中观察到的表明顺磁性和铁磁性共存的特征尚未观察到。 (4) 磁化强度低于 40K 的行为无法通过平均场近似来理解。这可以通过统计地结合磁极化子的大小或通过考虑超顺磁行为来解释。