コバルトドープ二酸化チタンの異常ホール効果の電界制御

钴掺杂二氧化钛反常霍尔效应的电场控制

基本信息

  • 批准号:
    20042004
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2008 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

コバルトドープ二酸化チタンは、室温よりはるかに高いキュリー温度を持つ強磁性半導体である。したがって、室温で利用できる半導体スピントロニクス材料の有力候補として注目されている。半導体の性質を持つため、キャリア濃度を増減させることにより、強磁性の制御が原理的に可能である。しかしながら、化学ドーピングによる強磁性の制御は実証済みであるが、電界ドーピングによる強磁性の制御は未だなされていない。本研究の最終的な目的は電界ドーピングによるコバルトドープ二酸化チタン室温強磁性の制御である。まず、電界効果トランジスタ構造を作製するのに適しているスパッタ法での薄膜作製に取り組んだ。その結果、ルチル構造を持つコバルトドープ二酸化チタンの薄膜をスパッタ法で作製することに成功した。そして、強磁性半導体の指標である異常ホール効果および磁気光学効果の観測に初めて成功した。今までスパッタ法による薄膜の明瞭な室温強磁性半導体の性質を示す報告はなかったが、スパッタ法で十分な特性を示す薄膜をガラス基板上にも作製可能であることを実証した。この結果は、磁気光学応用を目指した磁気光学特性に関する共同研究へと発展した。続いて、パルスレーザー堆積法で作製したアナターゼ構造を持つコバルトドープ二酸化チタンの室温強磁性の電界効果に取り組んだ。強電界の印加が容易にできることが知られている電気二重層トランジスタにより電界を印加することにより、初めて強磁性半導体の室温強磁性を電界効果で制御することに成功した。これによって、半導体スピントロニクスの室温動作の可能性が開かれた。
钴掺杂二氧化钛是一种铁磁半导体,居里温度远高于室温。因此,它作为可在室温下使用的半导体自旋电子材料的有前途的候选者而受到关注。由于它具有半导体特性,理论上可以通过增加或减少载流子浓度来控制铁磁性。然而,虽然已经证明通过化学掺杂控制铁磁性,但通过电场掺杂控制铁磁性尚未实现。本研究的最终目标是通过电场掺杂控制钴掺杂二氧化钛的室温铁磁性。首先,我们致力于使用溅射来制造薄膜,这适用于制造场效应晶体管结构。结果,他们利用溅射方法成功制备了具有金红石结构的钴掺杂二氧化钛薄膜。他们首次成功观察到反常霍尔效应和磁光效应,这是铁磁半导体的指标。到目前为止,还没有报道证明通过溅射制备的薄膜具有室温铁磁半导体的明确特性,但我们已经证明,即使在玻璃基板上也可以通过溅射制造具有足够特性的薄膜。这一结果导致了针对磁光应用的磁光特性的联合研究。接下来,我们研究了脉冲激光沉积制备的锐钛矿结构钴掺杂二氧化钛的室温铁磁性场效应。通过使用已知能够轻松施加强电场的双电层晶体管施加电场,我们首次成功地利用电场效应控制铁磁半导体的室温铁磁性。这开启了半导体自旋电子学在室温下运行的可能性。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
アナターゼ型Ti_<1-x>Co_xO_<2-σ>の異常ホール効果の電界制御
锐钛矿Ti_<1-x>Co_xO_<2-σ>反常霍尔效应的电场控制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    山田良則;上野和紀;福村知昭;中野匡規;下谷秀和;岩佐義宏;川崎雅司
  • 通讯作者:
    川崎雅司
Ferromagnetic semiconductor Ti_<1-x> Co_xO_<2-σ> sputter-grown films
铁磁半导体Ti_<1-x> Co_xO_<2-σ>溅射生长薄膜
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Yamasaki;T. Fukumura;Y. Yamada;M. Nakano;K. Ueno;T. Makino;M. Kawasaki
  • 通讯作者:
    M. Kawasaki
ガラス基板上のTi_<1-x>Co_xO_<2-δ>薄膜における巨大磁気光学効果
玻璃基板上Ti_<1-x>Co_xO_<2-δ>薄膜的巨磁光效应
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    山崎高志;福村知昭;中野匡規;上野和紀;山田良則;川崎雅司
  • 通讯作者:
    川崎雅司
Room temperature ferromagnetic semiconductor rutile Ti_<1-x> Co_xO_<2-σ> epitaxial thin films grown by sputtering method
溅射法生长室温铁磁半导体金红石Ti_<1-x> Co_xO_<2-σ>外延薄膜
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Yamasaki;T. Fukumura;M. Nakano;K. Ueno;M. Kawasaki
  • 通讯作者:
    M. Kawasaki
室温強磁性半導体CoドープTiO_2薄膜のスパッタ合成と物性
室温铁磁半导体共掺杂TiO_2薄膜的溅射合成及物理性能
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    福村知昭;山崎高志;山田良則;上野和紀;中野匡規;川崎雅司
  • 通讯作者:
    川崎雅司
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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