プレスリリース

2016.06.29

半導体の基礎物理学における新たな発見 ~半導体中に磁性をもつ原子を加えて強磁性にすることにより、伝搬する電子の散乱が抑えられ秩序が回復する特異な現象を初めて観測~:電気系工学専攻 田中 雅明教授ら

 半導体デバイスにおいて、電流の担い手であるキャリア(電子または正孔)の波(波動関数)の乱れを抑えることは、デバイスの特性を向上させる上で極めて重要な課題です。半導体では、素子に電流を流すために、不純物を添加して抵抗を下げる方法が広く用いられていますが、不純物濃度の増加に伴い半導体中の電子や正孔の波動関数は強く乱され、デバイスの特性は劣化します。これは、半導体では古くから知られている大きな問題で、固体物理学や半導体物理学の常識でした。今回、東京大学大学院工学系研究科の宗田伊理也特任研究員、大矢忍准教授、田中雅明教授らの研究グループは、半導体ガリウム砒素(GaAs)に磁性不純物マンガン(Mn))を添加して、共鳴トンネル分光法という手法を用いて、キャリアの波動関数がどの程度乱されるかを詳細に調べました。その結果、Mn濃度が0.9%よりも低いときは、予想通りMn濃度の増大に伴い単調に波動関数の乱れが大きくなるのに対して、Mn濃度が0.9%に達し強磁性転移が起こると、波動関数の乱れが突如として強く抑制され、正孔のコヒーレンス(注3)が増大することが明らかになりました。この特異な現象は、将来、高速で動作する量子スピントロニクスデバイスの実現につながるものと期待されます。

 

 

 

 プレスリリース本文: /shared/press/data/setnws_20160629165157140380611381_971740.pdf

Abstract URL: http://www.nature.com/ncomms/2016/160628/ncomms12013/full/ncomms12013.html

 


 

 

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