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発表日 2016/12/19 企業名 東京大学  |  ホームページ: http://www.u-tokyo.ac.jp/

東大など、強磁性半導体で大きなスピン分裂をもつ電子のエネルギー状態を観測

スピン自由度を用いた次世代半導体デバイス実現へ大きな進展
〜強磁性半導体において大きなスピン分裂をもつ電子のエネルギー状態を初めて観測〜


1.発表者:
 レ デゥック アイン(東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻、附属総合研究機構 助教)
 ファム ナム ハイ(東京工業大学工学院電気電子系 准教授)
 田中 雅明(東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻 教授、スピントロニクス学術連携研究教育センター センター長)

2.発表のポイント:
 ◆鉄(Fe)を半導体(InAs)へ数%添加したことによってIII−V族半導体で初めてのN型強磁性半導体(注1)(In,Fe)Asを作製し、電子キャリア(注2)が存在する伝導帯とよばれるエネルギー帯に大きな自発的スピン分裂があることを見出しました(図1)。
 ◆このようなN型半導体における強磁性と自発的にスピン分裂した伝導帯構造の出現は、従来の理論では予測できないため、半導体や磁性の物性物理学と半導体スピントロニクス(注3)に新しい知見を与える重要な成果となります。
 ◆強磁性半導体が大きくスピン分裂した電子状態を持つことを明らかにしたことにより、スピン自由度を利用した様々な半導体デバイスの設計と作製が可能になり、本成果は今後のスピンデバイス応用に向けて大きな前進をもたらすものと期待されます。

3.発表概要:
 東京大学大学院工学系研究科のレ デゥック アイン助教、東京工業大学工学院のファム ナム ハイ准教授、東京大学大学院工学系研究科の田中 雅明教授は、高速電子デバイスに使われるIII−V族化合物半導体(InAs)に鉄(Fe)原子を添加した混晶半導体(In,Fe)Asを作製し、(In,Fe)AsがN型(電流を担うものが電子である物質)で強磁性を示す(磁石になる)と同時にその伝導帯(電子キャリアが存在するエネルギー帯)に大きな自発的スピン分裂が生ずる(電子がもつスピンが上向きか下向きかによって大きくエネルギーが異なる)ことを見出しました。このような半導体において現れる強磁性、N型かつ大きくスピン分裂した伝導帯構造の観測は初めてであり、固体物理学に新しい知見を与えると共に、スピン自由度を利用した半導体デバイスへの応用に道を開くものと期待されます。

 ※発表内容などリリース詳細は添付の関連資料を参照




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