1: 2016/06/30(木) 12:30:41.89 ID:CAP_USER
【プレスリリース】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~ - 日本の研究.com
https://research-er.jp/articles/view/47842


1.発表者:

宗田 伊理也 (研究当時:東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻特任研究員
/現在:東京工業大学工学院助教)
大矢 忍 (東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻・総合研究機構准教授)
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
スピントロニクス連携研究教育センターセンター長)


2.発表のポイント:

•磁性不純物マンガン(Mn)を半導体ガリウムヒ素中に添加してその濃度を増加させた際に、半導体の強磁性転移に伴い電流を担うキャリア(正孔)の散乱が抑えられコヒーレンスが増大する特異な現象を観測した(図1)。

•通常の半導体では、添加した不純物の濃度の増加に従い電子や正孔の散乱が強くなりコヒーレンスが低下すると理解されてきたが、本研究ではこの半導体物理学の常識とは全く逆の現象を発見した。

•本研究の結果は、電子や正孔の散乱が強く高速動作が難しいとされてきた磁性不純物を含む半導体を用いて、高速で動作する量子スピントロニクスデバイスを実現できる新たな可能性を示している。


3.発表概要:

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、注1)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(注2)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(図1)。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。

続きはソースで

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引用元: 【物性物理学】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現象を初めて観測 [無断転載禁止]©2ch.net

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3: 2016/06/30(木) 12:42:38.40 ID:DyQ8T1tJ
>ガリウム砒素(GaAs)

正式名は「ヒ化ガリウム(GaAs)」。物性の奴らは昔から無茶苦茶やな。

17: 2016/07/01(金) 06:28:40.55 ID:g+hmERmg
>>3
ずっとガリヒソと呼んでたので一般名じゃないのか?

18: 2016/07/01(金) 11:49:11.24 ID:hnKNSQI/
ヒ化ガリウム ガリウムヒ素とも言う (理化学辞典)

同様の記述 ガリウムヒ素、ガリウムリン
 インジウムヒ素、インジウムリン、インジウムアンチモン

4: 2016/06/30(木) 12:44:04.40 ID:ceztGpcZ
ケイ素(シリコン)も磁性をもつ原子だよ

5: 2016/06/30(木) 12:50:58.09 ID:fP3hT5VN
電線でいうキャリアの導電率が向上したって事?

8: 2016/06/30(木) 13:25:14.61 ID:mAWtQXWQ
これでさらに高性能なCPUが作れるの?

9: 2016/06/30(木) 13:34:55.20 ID:ceztGpcZ
>>8
磁性を正しく組み合わせれば低電圧で駆動し高性能なCPUが開発出来るよ?

11: 2016/06/30(木) 14:31:12.05 ID:ceztGpcZ
磁性の組み合わせ次第では、下から磁場をかけるだけでCPU駆動電圧を得る事も出来る

12: 2016/06/30(木) 19:18:39.17 ID:7ZAq8znf
電磁波等の刺激で誤動作してピリピリしてるのに、磁気の影響を受けるデバイスなんて怖くて使えんわ

16: 2016/06/30(木) 20:35:00.91 ID:5sEXzvrh
>>1
"Sudden restoration of the band ordering associated with the ferromagnetic phase transition in a semiconductor"
Iriya Muneta, Shinobu Ohya, Hiroshi Terada, Masaaki Tanaka
ttp://www.nature.com/ncomms/2016/160628/ncomms12013/full/ncomms12013.html

Mn濃度とMnドープ層の厚さの両方をいくつも変えて試料作るのは面倒くさそうだな

19: 2016/07/01(金) 14:49:35.13 ID:M3kagesz
格子振動と電子間相互作用がカップルしてクーパー対が生じて起きるのが
普通の金属の超伝導だとすれば、

スピン波と電子間相互作用がカップルしても、超伝導が生じるのだろうか?

20: 2016/07/01(金) 16:31:41.99 ID:m6lMesaJ
こういう発見を中国がかっさらって製品にしちゃうんだよな・・・
割に合わない・・

22: 2016/07/01(金) 17:04:51.90 ID:9kCFPIWa
半導体も冷やしたら超伝導になるん?

26: 2016/07/01(金) 18:18:28.21 ID:j2Vhn+Tf
>>22
ならない
フェルミ面がないから

27: 2016/07/01(金) 19:42:47.90 ID:9kCFPIWa
>>26
電子雲の形状の違いかな
電子の動き方の違い?

23: 2016/07/01(金) 17:07:44.73 ID:ru/7UNPR
キューリー温度を超えると再磁化が必要

24: 2016/07/01(金) 17:08:31.27 ID:MKAiDL1q
不純物を0.9%も入れてまだ半導体として使えるの?

29: 2016/07/01(金) 20:12:50.28 ID:lzZXd193
スピントロニクスとかいいから、オーディオ用トランジスタつくれよ

32: 2016/07/03(日) 19:49:02.12 ID:8bdSfCzn
>>29
オーオタは真空管使っててどうぞ

30: 2016/07/01(金) 20:31:00.40 ID:9kCFPIWa
これって長時間使ってるうちに温度が上がって
また磁性が乱れて元に戻ったりしないの?
持続時間が分からない

21: 2016/07/01(金) 16:44:19.46 ID:ru/7UNPR
ムーアの法則維持か?