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荷電制御強磁性半導体

シーズコード S100003761
掲載日 2010年12月3日
研究者
  • 黒田 眞司
  • 西沢 望
  • 尾崎 信彦
  • 瀧田 宏樹
技術名称 荷電制御強磁性半導体
技術概要 Ⅱ-Ⅵ族半導体のⅡ族原子がCrで置換され、n型またはp型のドーパントが添加されて成る荷電制御強磁性半導体であって、Cr濃度は一定であり、n型あるいはp型のドーパントを添加する濃度によってフェルミ準位を調整することで、強磁性転移温度を調節可能である荷電制御強磁性半導体である。「二重交換相互作用」とは、Ⅱ-Ⅵ族半導体中にCrを添加すると、Crのd電子が母体のⅡ-Ⅵ族半導体のバンドギャップ中に局在した準位を形成し、フェルミ準位がd電子の局在準位の中途にあり、この準位が部分的に占有されているとき、d電子の運動エネルギー分の利得を得るために強磁性的な相互作用が働くことである。この二重交換相互作用の強さは、d電子状態密度の大きさで決まる。それに基づくと、フェルミ準位がこのd電子状態密度が最大となる位置に来たときに二重交換相互作用は最も有効にはたらき、高い温度で強磁性転移が生じる。n型ドーパントを添加すると、フェルミ準位が高エネルギー方向(図の上方)に移動し、d電子状態密度の大きさは増加する。この二重交換相互作用の性質より、強磁性相互作用はp型ドーピングでは弱くなり、n型ドーピングでは強くなる。
画像

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thum_2005-076104.gif
研究分野
  • 半導体の格子欠陥
  • 固体デバイス材料
  • トランジスタ
展開可能なシーズ 室温以上の温度で強磁性転移を示し、その強磁性-常磁性間の転移を外部電界などのパラメーターで制御できる荷電制御強磁性半導体を実現する。
導電性と強磁性が共存する半導体新材料が実現できるので、電子のスピン自由度を利用したスピンエレクトロニクスに応用できる。室温での強磁性状態を利用してスピンの揃った電子の供給源として、用いることができ、スピントランジスターなどのスピンデバイスに応用できる。
用途利用分野 半導体エレクトロニクス、スピンエレクトロニクス、強磁性半導体
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 学校法人筑波大学, . 黒田 眞司, 西沢 望, 尾崎 信彦, 瀧田 宏樹, . 荷電制御強磁性半導体. 特開2006-261353. 2006-09-28
  • H01F   1/40     
  • H01L  21/8246   
  • H01L  27/105    
  • H01F  10/193    
  • H01L  29/82     

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