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：
10138202
负责人：
野尻浩之
金额：
$ 1.54万
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：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10138202/
关键词：
半導体 ESR サブミリ波電子状態

项目摘要

III-V族半導体であるGaAsにMn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は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必要不可欠な要素である。我々はサブミリ波ESRを用いて強磁性状態でのGaMnAsのg値が2.0であることを決定し、Mn^<2+>が主になっていることを示した。通常の低磁場のマイクロ波ESR測定では反磁場の見積もりがg値の精密な決定の障害となるが、高分解能のサブミリ波ESRを用いることにより精度良く決定出来た。さらに線形がローレンツ型になること、線幅が外部磁場に依存しないことからMnイオンのランダムな分布にも関わらず、静的な交換磁場の分布は小さく、個々のMnイオンは強く運動による先鋭化を受けていることが分かった。このことはキャリアの運動が強磁性の交換相互作用を担っているという議論を支持する結果である。さらに非絶縁体強磁性の常磁性ESR強度の経験的スケーリング則、すなわち磁気モーメント全体の内で伝導を担う部分の割合が大きいほど、強度がT_c以上で早く減少することを見いだし、この経験則をGaMnAsに適用した。その結果Mn酸化物よりも局在モーメントの割合が大きい結果を得た、これはMn^<2+>が主になっていることを支持する。さらに遠赤外分光を低波数の3cm^<-1>まで行い、系の伝導は主にホッピング伝導に依って担われており、そのホッピングは強磁性秩序によって大きな影響を受けることを見いだした。

了解 GaAs（一种 III-V 族半导体）掺杂 Mn 时发生的铁磁性机制及其电子态是使用磁性半导体超结构实现自旋电子学的基本要素。利用亚毫米波ESR，我们确定了铁磁态GaMnAs的g值为2.0，表明Mn^<2+>占主导地位。在传统的低场微波ESR测量中，退磁场的估计是准确确定g值的障碍，但通过使用高分辨率亚毫米波ESR，我们能够准确地确定它。此外，由于线性变为洛伦兹且线宽不依赖于外部磁场，因此尽管Mn离子随机分布，静态交换磁场分布很小，并且我发现单个Mn离子因运动而强烈锐化。我收到了。该结果支持载流子运动负责铁磁交换相互作用的论点。此外，我们发现非绝缘铁磁体的顺磁ESR强度的经验比例定律，即负责传导的总磁矩的比例越大，强度在T_c以上下降得越快。结果发现，局部矩的比率大于Mn氧化物的比率，这支持了Mn^<2+>是主要成分的事实。此外，我们对低波数3 cm^-1进行远红外光谱分析，发现体系中的传导主要是通过跳变传导进行，而跳变受铁磁序的影响很大。