サブミリ波ESRによる磁性半導体超構造の電子状態の研究

利用亚毫米波ESR研究磁性半导体上部结构的电子态

基本信息

批准号：
11125202
负责人：
野尻浩之
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11125202/
关键词：
半導体 ESR サブミリ波電子状態

项目摘要

磁性半導体超構造を用いたスピンエレクトロニクス実現のために、III-V 族半導体である GaAs に遷移金属をドープした時に生じる強磁性発現の機構やその電子状態の理解することは重要である。本年は、前年から継続してサブミリ波ESRを用いて強磁性状態での GaMnAs を研究した。さらに本年度は、ESR にくわえて遠赤外分光実験も行った。分光実験では、赤外領域に価電子帯から Mn のアクセプターレベルへの遷移と思われる吸収と、遠赤外領域に低波数にひろがったブロードな吸収を見いだした。後者の強度は、強磁性転移温度以下で大きく増大することから、強磁性秩序によってホッピング伝導が増加していると考えられる。このことは、キャリア誘起強磁性の証拠であるが、同時に Mn 濃度が数%のところでは、ホッピング伝導が見られたことから、電子状態は完全に金属的にはなっておらず、半導体との中間的な様相を示すことも明らかとなった。さらにII-VI属磁性半導体の CdMnTe において少量の Fe をドープしたときに現れる強磁性の発現機構に関してESR で調べた。その結果、強磁性は鉄のスピンの周りで Mn スピンが強磁性的に揃えられることにより起きることを示唆する結果を得た。この場合 Fe の異方性が強い事が、スピンを揃えることを促進していると考えられ、さらにII-VI属磁性半導体においては2種類の磁性イオンを同時にドープすることによって、強磁性的な配列を作りうる可能性があることを示した。

为了利用磁性半导体超结构实现自旋电子学，了解 GaAs（一种 III-V 族半导体）掺杂过渡金属时发生的铁磁性机制及其电子态非常重要。今年，继去年之后，我们利用亚毫米波ESR研究了铁磁态的GaMnAs。另外，今年除了ESR之外，我们还进行了远红外光谱实验。在光谱实验中，我们发现红外区域的吸收似乎是从价带到Mn受体能级的跃迁，并且广泛的吸收延伸到远红外区域的低波数。由于后者的强度在铁磁转变温度以下显着增加，因此认为跳跃传导由于铁磁有序而增加。这是载流子诱导铁磁性的证据，但同时，当Mn浓度为百分之几时，观察到跳跃传导，因此电子态不完全是金属性的，并且不存在与半导体的相互作用。它呈现出中间的外观。此外，我们还利用 ESR 研究了在 II-VI 族磁性半导体 CdMnTe 中掺杂少量 Fe 时出现铁磁性的机制。结果，我们得到的结果表明铁磁性是由锰自旋围绕铁自旋的铁磁排列产生的。在这种情况下，Fe的强各向异性被认为可以促进自旋排列，并且在II-VI磁性半导体中，同时掺杂两种类型的磁性离子可以产生铁磁特性。