カルコパイライト系室温強磁性半導体の物性評価

黄铜矿基室温铁磁半导体物理性能评价

基本信息

批准号：
13305003
负责人：
SATO Katsuaki
金额：
$ 34.03万
依托单位：
Tokyo University Agriculture And Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

This study was planned to elucidate the physical properties of the room-temperature ferromagnetic semiconductors based on Mn-doped chalcopyrite-type compounds such as CdGeP_2: Mn.Initially preparation of this material was carried out by deposition and diffusion of Mn on to the bulk single crystal of chalcopyrite-type compounds.In the present study. we first studied ZnGeP_2: Mn using the same deposition-diffusion technique and confirmed ferromagnetism with Curie temperature above room temperature and elucidated that the room temperature ferromagnetism is not peculiar to the CdGeP_2: Mn material. First we performed Mn-doping on to another chalcopyrite-type compound and found that ZnGeP2:Mn shows also a ferromagnetic order at room temperature, indicating room-temperature ferromagnetism is not characteristic of. Next. it is elucidated through an in-situ photoelectron spectroscopy of University of Tokyo group that the surface region is dominated by Mn-Ge-P composition and the magnetism is o … More riginated * a deep DMS layer in which substituted Mn is divalent.We also performed ab-initio band calculation and investigated whether ferrornagnetism appear in CdGeP_2: Mn and found although antiferromagnetism is stable if Mn occupies Cd-site. ferrornagnetism is possible if Mn occupies Ge-site or the host compound possesses intrinsic defects. such as vacancies and cation anti-sites.However it was difficult to get a homogeneous distribution of Mn by the deposition-diffusion method. So we decided to fabricate thin epitaxial film crystals of CdGeP_2: Mn To stall with we attempted MBE growth of undoped CdGeP_2 using metal organic (MO) sources for all the three constituent elements. In spite of repeated efforts no deposition occurred because all the MO gas spices cannot be decomposed at the condition at which re-evaporation of Cd is suppressed. We supplied Cd and Ge by solid sources using Knudesen effusion cells and P_2 as MO gas by thermally cracking tertiary butyl phosphine (TBP). Only polycrystalline films of CdGeP_2 an existence of which has been confirmed by photoluminescence and Raman measurements.In parallel with the research of CdGeP_2 we carried out growth and characterization of MnGeP_2 thin films. which has been predicted to exist by theoretical calculation. As a result we confirmed epitaxial growth of chalcopyrite type MnGeP_2, thin films by XRD experiments. Magnetic measurements using SQUID magnetometer revealed ferromagnetism at room temperature in these films. origin of which is still under study. Less

这项研究计划旨在阐明基于Mn掺杂的chalcopyrite化合物（例如CDGEP_2：Mn.Mn.MN。在纯晶体中的MN和差异）进行MN进行的材料制备，从而实现了该材料的物理特性，例如CDGEP_2：Mn。通过证实和分布在Bulk Single Crystal Crystalce in Chalcce-inter-Chalcy-nife in Chalcce insepe persion-tos-nife。我们首先使用相同的沉积扩散技术研究了Zngep_2：MN，并确认了居里温度高于室温的铁磁磁性，并阐明了室温的铁磁性不是CDGEP_2：MN材料的特殊性。首先，我们进行了MN掺杂在另一种辣椒型化合物上，发现Zngep2：Mn在室温下还显示了铁磁序，表明室温铁磁性不是特征的特征。下一个。它是通过东京大学群体的原位光电子光谱阐明的，表面区域由Mn-ge-p-p组成主导，磁性是……更具固定的磁性 *，替换的Mn的深度DMS层，其中替代的Mn是分裂的。如果MN占据CD位置。如果MN占据GE位置或宿主化合物具有内在缺陷，则可能是可能的。例如空缺和阳离子反位置。但是，很难通过沉积扩散法获得MN的均匀分布。因此，我们决定使用所有三个组成元素的金属有机（MO）源来制造CDGEP_2：Mn的薄薄外延膜晶体，以使我们尝试使用未掺杂的CDGEP_2的MBE生长。尽管有反复的努力，但由于在抑制CD的重新蒸发的情况下不能分解所有MO气体香料，但仍未发生沉积。我们使用Knudesen积液细胞和P_2作为MO气体提供了CD和GE。仅CDGEP_2的多晶膜的存在，其存在的生存已通过光致发光和拉曼测量得到证实。与CDGEP_2的研究并行，我们进行了MNGEP_2薄膜的生长和表征。通过理论计算预测的。结果，我们证实了通过XRD实验的薄膜的沙尔卡泊岩类型MNGEP_2的外延生长。使用鱿鱼磁力计的磁性测量结果显示在这些膜中的室温下的铁磁剂。其起源仍在研究中。较少的

项目成果

期刊论文数量（29）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

K.Sato, G.A.Medvedkin, T.Ishibashi: "Room temperature ferromagnetism in novel magnetic semiconductors based on II-IV-V_2 chalcopyrite compounds"J.Crystal Growth. (in press).

K.Sato、G.A.Medvedkin、T.Ishibashi：“基于 II-IV-V_2 黄铜矿化合物的新型磁性半导体中的室温铁磁性”J.Crystal Growth。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

G.A.Medvedkin, K.Hirose, T.Ishibashi, T.Nishi, K.Sato, V.G.Voevodin: "New magnetic materials in ZnGeP_2-Mn chalcopyrite system"J.Cryst.Growth. (in press).

G.A.Medvedkin、K.Hirose、T.Ishibashi、T.Nishi、K.Sato、V.G.Voevodin：“ZnGeP_2-Mn黄铜矿体系中的新型磁性材料”J.Cryst.Growth。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

K.Sato, G.A.Medvedkin, T.Nishi, Y.Hasegawa, R.Misawa, K.Hirose, T.Ishibashi: "Ferromagnetic phenomenon revealed in the chalcopyrite semiconductor CdGeP_2:Mn"J.Appl.Phys.. 88. 7027-7029 (2001)

K.Sato、G.A.Medvedkin、T.Nishi、Y.Hasekawa、R.Misawa、K.Hirose、T.Ishibashi：“黄铜矿半导体 CdGeP_2:Mn 中揭示的铁磁现象”J.Appl.Phys.. 88. 7027-

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

佐藤勝昭, G.A.メドベドキン, 石橋隆幸, 西敬生, 三沢隆二, 米光広太郎, 広瀬寛太: "Mn-CdGeP_24元系化合物の磁気的性質"日本応用磁気学会誌. 25[4-2]. 735-738 (2001)

Katsuaki Sato、G.A. Medvedkin、Takayuki Ishibashi、Takao Nishi、Ryuji Misawa、Kotaro Yonemitsu、Kanta Hirose：“Mn-CdGeP_24 元素化合物的磁性”日本应用磁学学会杂志 25[4-2]。 738（2001）