鉄シリサイド半導体での磁性誘起と発現機構の解明

硅化铁半导体磁感应及表达机制的阐明

基本信息

批准号：
15760010
负责人：
寺井慶和
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではシリサイド半導体の一つであるβ-FeSi_2のスピントロニクス,オプトエレクトロニクスへの応用という新たな研究展開を目指した研究を行った.具体的にはβ-FeSi_2での発光強度の増大と磁化誘起を試み,光・磁気デバイス,受発光素子の開発を目指した物性研究を行った。β-FeSi_2ではSiのsp軌道とFeのd軌道が強く混成した結果、伝導体、価電子帯ともspd混成軌道が支配的なバンド構造を持つ。よって、光学特性の改善や磁性を発現するためには、spd混成軌道に変調を与える必要がある。そこで本研究では軌道変調が起こることを期待して、β-FeSi_2に酸素をドープしたβ-Fe(Si_<1-x>O_x)_2試料を作製し、その光学特性の評価を行った。その結果、以下のことを明らかにした。・イオンビーム合成法で作製したβ-FeSi_2に酸素をドープするため、酸素雰囲気中で熱処理を行った。その結果、表面でシリコン酸化膜の形成が駆動力となり、基板からβ-FeSi_2内部の増速拡散が誘起されることが明らかになった。・作製したβ-Fe(Si_<1-x>O_x)_2のフォトルミネッセンス測定を行ったところ、発光強度が1桁以上、著しく増大されることが明らかとなった。また、非輻射遷移過程への活性がエネルギーが大きくなることを見いだした。上記のように、β-FeSi_2への酸素ドープはSi原子の増速拡散を引き起こし、非発光センターであるβ中のSi原子空孔の数を減少させることが明らかになった。よって、酸素ドープはβ-FeSi_2の発光強度を増大させる有効な手段であることがはじめて明らかになった。

在本研究中，我们针对将β-FeSi_2（一种硅化物半导体）应用于自旋电子学和光电子学方面的新研究进展进行了研究。具体而言，我们重点研究了β-FeSi_2的发射强度和诱导磁化。旨在开发光/磁器件和光接收/接收元件的特性研究。在β-FeSi_2中，由于Si的sp轨道和Fe的d轨道的强杂化，其能带结构在导带和价带均以spd杂化轨道为主。因此，为了改善光学特性并表现出磁性，需要对spd混合轨道进行调制。因此，在本研究中，我们制备了β-FeSi_2掺杂氧的β-Fe(Si_<1-x>O_x)_2样品，并评估了其光学性质，期望发生轨道调制。结果，我们澄清了以下内容。・为了将氧掺杂到通过离子束合成制造的β-FeSi_2中，在氧气气氛中进行了热处理。结果表明，表面氧化硅膜的形成作为驱动力，诱导β-FeSi_2从基体内部加速扩散。 - 所制备的β-Fe(Si_<1-x>O_x)_2的光致发光测量表明，其发光强度显着提高了一个数量级以上。我们还发现非辐射跃迁过程的激活会增加能量。如上所述，已经表明，氧掺杂到β-FeSi_2中会导致Si原子的扩散增强，并减少β中作为非发射中心的Si空位的数量。因此，首次揭示氧掺杂是提高β-FeSi_2发光强度的有效手段。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Yoshikazu Terai, Yoshihito Maeda: "Enhancement of 1.54μm photoluminescence observed in Al-doped B-FeSi_2"Applied Physics Letter. 84. 903-905 (2004)

Yoshikazu Terai、Yoshihito Maeda：“在掺铝 B-FeSi_2 中观察到的 1.54μm 光致发光的增强”应用物理快报 84. 903-905 (2004)。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Raman spectra for β-FeSi2 bulk crystals

β-FeSi2 块状晶体的拉曼光谱

DOI：
10.1016/j.tsf.2004.02.059
发表时间：
2004-08-02
期刊：
Thin Solid Films
影响因子：
2.1
作者：
Y. Maeda;H. Udono;Y. Terai
通讯作者：
Y. Terai

NANOSTRUCTURES AT LOW TEMPERATURES Radial thermal expansion of pure and Xe-saturated bundles of single-walled carbon nanotubes at low temperatures

低温下的纳米结构纯单壁碳纳米管束和 Xe 饱和单壁碳纳米管束在低温下的径向热膨胀

DOI：
10.1063/1.1542277
发表时间：
2009-02-17
期刊：
Low Temperature Physics
影响因子：
0.8
作者：
A. Dolbin;V. Esel'son;V. G. Gavrilko;V. G. Manzhelii;S. Popov;N. A. Vinnikov;N. Danilenko;B. I. F. T. Physics;Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine;Kharkov;Ukraine;Frantsevich Institute for Problems of Materials Science of the Ukraine;Kyiv;D. Physics;Umea University;Ume̊a;Sweden.
通讯作者：
Sweden.

Photoluminescence enhancement in impurity doped β-FeSi_2

掺杂β-FeSi_2的光致发光增强