AグループIVのフェロ磁性半導体:MnxGe1-xである
Y D Park1, A T Hanbicki, S C Erwin
1Naval Research Laboratory, Washington, DC 20375, USA.
Science (New York, N.Y.)
|January 26, 2002
まとめ
マンガン・ドーピングされたゲルマニウム (Mn(x) Ge(1-x)) フェロ磁性半導体を開発し,キュリー温度を調節することができました. ゲート電圧を適用すると,その鉄磁気特性が制御され,マイクロエレクトロニクスに適しています.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 凝縮物質物理学 凝縮物質物理学
- 半導体スピントロニクス
背景:
- グループIVの半導体は,マイクロエレクトロニクスにとって極めて重要です.
- フェロ磁性半導体の開発は,スピントロニックアプリケーションの鍵です.
- 電気ゲートを介して磁気特性を制御することは非常に望ましい.
研究 の 目的:
- manganese-doped germanium (Mn(x) Ge(1-x)) がグループIVのフェロ磁性半導体として表軸の成長を調査する.
- マンガンの濃度とキュリー温度との関係を調査する.
- Mn(x) Ge(1-x) の鉄磁性特性を電気的に制御することを実証する.
主な方法:
- Mn(x) Ge(1-x) 薄膜のエピタキシアル成長.
- キュリー温度を決定する温度依存磁化測定.
- 鉄磁気秩序を調節するための電気ゲート実験.
- 理論分析のための密度関数理論 (DFT) 計算.
主要な成果:
- キュリー温度は,マンガンの濃度 (25116 K) により線形的に上昇する.
- 鉄磁気順序は,p型半導体特性と穴媒介交換により,+/-0.5Vのゲート電圧を使用して制御できます.
- DFTの計算は,短距離の反鉄磁気相互作用よりも長距離の鉄磁気相互作用が優位であることを明らかにしています.
- 移行温度に関する理論的予測は,抑制された磁性Mn原子と穴の濃度による実験値を超えています.
結論:
- Mn(x) Ge(1-x) は,電気的に調節可能な性質を持つ有望なグループIVの鉄磁性半導体です.
- 観測された現象は,理論的な予測と物質的な制限と一致しています.
- この材料は,マイクロエレクトロニックおよびスピントロニックデバイスに統合する可能性を秘めています.
