超強磁場における希釈磁性半導体の遠赤外・赤外、可視領域での磁気光学的研究

超强磁场下稀磁半导体远红外、红外和可见光区域的磁光研究

基本信息

批准号：
10138205
负责人：
松田康弘
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
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

项目摘要

Cd_<1-x>Fe_xS、Cd_<1-x>Mn_xTe、Ga_<1-x>Mn_xAsなどの希薄磁性半導体について遠赤外-可視光領域での磁気光吸収スペクトルを最高150-500Tまでの超強磁場下で観測した。遠赤外-赤外領域では自由電子(正孔)のサイクロトロン共鳴を観測し、サイクロトロン質量がそれぞれの母体結晶における値とは異なることを見出した。Cd_<1-x>Fe_xSでは、母体結晶のCdSに見られるサイクロトロン質量の特異な温度依存性がさらに顕著になり、結晶のc-軸に対する磁場の印加方向にその効果が大きく依存するという興味深い現象を明らかにした。Cd_<1-x>Mn_xTeについては電子のサイクロトロン質量がCdTeと同様に温度の上昇とともに単調に増加し、その温度係数がCdTeでは光子エネルギーにあまり依存しないのに対しCd_<1-x>Mn_xTeでは光子エネルギーに大きく依存することがわかった。その結果Cd_<1-x>Mn_xTeのCdTeに対するサイクロトロン質量の増大率は室温から50K程度の低温にかけて約12%から6%ほどに小さくなる。今後、縦型光学フォノンや磁性イオンのスピンの偏極度などが、これらの現象にどのように関係しているのかさらに詳しく調べる必要がある。Ga_<1-x>Mn_xAsではMn濃度が0.003%程度の低濃度の試料について正孔のサイクロトロン共鳴を観測し、正孔のサイクロトロン質量はGaAsに比べて18%程度も軽いことがわかった。その原因については今のところ不明であるが、格子歪の影響が強い可能性がある。Mnがそれ以上に高濃度になると100T程度の超強磁場領域においても共鳴が観測できないぐらいに易動度が低下してしまうことも明らかになった。また、可視領域ではストリークカメラを用いた分光装置を用いることにより、約450Tまでの超強磁場領域でCd_<1-x>Mn_xTeの磁気光吸収測定をはじめて行い、希薄磁性半導体特有の励起子の大きなゼーマンシフトに加え、超強磁場下ではランダウ準位に付随した吸収線を明瞭に観測する事ができた。

在稀释的磁场下，在稀释的磁场下观察到远红外可见光区域中的磁光吸收光谱，用于稀释的磁性半导体，例如CD_ <1-x> Fe_xs，CD_ <1-x> mn_xte和ga__ <1-x> mn_xte和ga__ <1-x> <1-x> mn_xas。在远红外 - 融合区域中，观察到了自由电子（孔）的回旋共振，并发现回旋质量质量与每个基质晶体中的值不同。在CD_ <1-X> Fe_xs中，在父晶体CD中看到的转基因质量的单数温度依赖性变得更加明显，这揭示了一种有趣的现象，在这种现象中，效果在很大程度上取决于磁场在晶体C轴上的应用方向。已经发现，像CD_ <1-X> Mn_xte一样，电子的回旋质量随温度的升高而单调增加，并且温度系数不依赖于CDTE中的光子能量，而CD_ <1-x> mn_xte在cd_ <1-x> mn_xte中的光子能量很大程度上依赖于光子。结果，相对于CDTE的CD_ <1x> Mn_XT的回旋质量增加到从室温到低温约为50K的低温下降到约12％至6％。将来，有必要进一步研究垂直光学声子与磁离子旋转的极化如何与这些现象相关。对于Ga_ <1-X> MN_XAS，观察到孔浓度低约0.003％Mn浓度的样品的孔的回旋共振，发现孔的循环孔质量比GAAS轻18％。目前，原因尚不清楚，但有可能晶格失真的效果很强。还可以揭示出，当MN变得高于该MN时，即使在100T左右的超强磁场区域，迁移率也会降低到无法观察到共振的点。此外，通过在可见区域使用条纹摄像头使用光谱设备，在超级磁场区域中首次进行了磁光吸收测量CD_ <1-x> mn_xte的测量值，除了大约450t的超级磁场区域，除了稀疏的磁性磁性线索的范围内，该磁场的范围与稀释量的大小相关，除了稀疏的磁性线之间，该线路的范围都可以降低。超强磁场。