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Electrical and Magnetic Properties of Fe Nitrides grown on GaN(0001)
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Yamauchi, Shota |
| Copyright Year | 2014 |
| Abstract | III族窒化物半導体は,その優れた光学的電気的特性を利用して,光・電子デバイスに広く用い られてきている.我々は,この III族窒化物半導体に電子スピン自由度を取り込んで,スピントロ ニクデバイスへの応用を検討してきた.そのためのアプローチとして,大きく 2つの方法がある. ひとつは,磁性元素を添加した希薄磁性半導体の創製であり,他方は強磁性電極から半導体への スピン注入である.前者として,遷移金属 Cr,希土類元素 Gd,Dy などを GaN や InGaN に添加 し,室温の磁化曲線においてもヒステリシスを有する希薄磁性半導体が得られることを報告して きた.[1-3] 今回,後者のアプローチを取りあげ,GaN 上への窒化鉄の検討を行った.窒化鉄は, 侵入型化合物で,-Fe(bcc)や-Fe(fcc)の格子間位置に N が侵入した構造をとり,-Fe2N,-Fe3N, ’-Fe4N,閃亜鉛鉱型 FeN,岩塩型 FeN などがある.この中で,’-Fe4N はキュリー温度が 767K の 強磁性金属であり,また,ハーフメタリックなバンド構造を持つとの報告[4]もあり,スピン注入 電極として有望視されている.本講演では,’-Fe4N 形成条件ならびにその評価について報告する. 窒化鉄の成膜には,プラズマ支援分子線エピタキシー(PA-MBE)成長装置を用いた.Fe蒸発源と して K セルを,活性窒素源として RFプラズマセルを使用した.基板にはMOCVD でサファイヤ 上に成膜した n-GaN(0001)テンプレートを用いた. 初めに,Feならびに活性窒素供給条件を固定(Feセル温度:1150 oC,RFパワー:150 W,窒 素流量:1.5 sccm)として,基板温度を変化(200~650 oC)させて窒化鉄薄膜の成長を行った. 窒化鉄成長時に反射高速電子回折(RHEED)を用いて行った構造評価の纏めを図 1 に示す.その結 果,’-Fe4N のみが得られる基板温度領域は 450~600 oC であった.また,図 2 に示した RHEED パターン(Tsub = 550 oC)から, GaN '-Fe4N GaN '-Fe4N 0] 2 //[11 0] 1 1 [ //(0001) (111) , なるエピタキシャル 関係で成長していること,逆ペロブスカイト構造を反映した回折斑点が明瞭に現れており規則正 しく N が fcc-Fe格子の中に侵入していること,その格子定数は 0.38 nmであることなどが分かっ た.次に,基板温度 Tsub を 550 oC に固定して,Fe ならびに活性窒素供給条件を変化させたとこ ろ,表面平坦性のよい薄膜の成長が 可能なことも明らかとなった.これ らの’-Fe4N 薄膜は室温で強磁性を 示し,また,矩形型のヒステリシス 特性を示した.今後,GaN へのス ピン注入電極としての検討を行う. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://confit.atlas.jp/guide/event-img/jsap2014a/17a-C5-4/public/pdf?type=in |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
