JP2002093710A - 磁性半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
磁性半導体薄膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質で安定な磁性半導体薄膜の製造方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 蒸気圧の高い成分元素を含む化合物半導
体中に磁性原子が導入された磁性半導体を、結晶基板上
に超高真空中で成分原子の原子（分子）ビームを照射す
ることによって成長させる分子線エピタキシャル成長方
法において、前記蒸気圧の高い成分元素が化学量論組成
よりも過剰に前記化合物半導体に混入される成長温度領
域で成長させた磁性半導体薄膜を、成長後に成長温度よ
りも８０℃以内の高い温度で熱処理することによって、
前記磁性半導体薄膜の膜質を改善する。
提供することを目的とする。 【解決手段】 蒸気圧の高い成分元素を含む化合物半導
体中に磁性原子が導入された磁性半導体を、結晶基板上
に超高真空中で成分原子の原子（分子）ビームを照射す
ることによって成長させる分子線エピタキシャル成長方
法において、前記蒸気圧の高い成分元素が化学量論組成
よりも過剰に前記化合物半導体に混入される成長温度領
域で成長させた磁性半導体薄膜を、成長後に成長温度よ
りも８０℃以内の高い温度で熱処理することによって、
前記磁性半導体薄膜の膜質を改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子素子の作製方
法に係り、特に磁性半導体薄膜の製造方法に関するもの
である。
法に係り、特に磁性半導体薄膜の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体に磁性原子を導入すること
で、磁性と電気伝導を組み合わせた電子素子を作製でき
る。電子デバイスに適用される化合物半導体薄膜では、
組成を変化させたり意図的に不純物を混入することで機
能を持たせることが行われる。マンガンなどの磁性原子
を含む磁性半導体は、磁性と電気伝導とを結合する新し
い機能を持つ素子の材料として注目されている。
で、磁性と電気伝導を組み合わせた電子素子を作製でき
る。電子デバイスに適用される化合物半導体薄膜では、
組成を変化させたり意図的に不純物を混入することで機
能を持たせることが行われる。マンガンなどの磁性原子
を含む磁性半導体は、磁性と電気伝導とを結合する新し
い機能を持つ素子の材料として注目されている。
【０００３】このような薄膜を成長させるには、超高真
空中で結晶基板に原子ビームを照射して積層するエピタ
キシャル成長が広く用いられている。一般に磁性原子
は、半導体を構成する原子とは、本来の半導体結晶構造
とは異なる結晶配置で結合する方が安定であるため、熱
平衡に近い高温での結晶成長を行うと、クラスターを形
成し、磁性半導体を構成することができない。そこで成
長中の基板温度を通常より数百度下げて非平衡性の高い
条件で成長させるのがこれまでの技術であった。
空中で結晶基板に原子ビームを照射して積層するエピタ
キシャル成長が広く用いられている。一般に磁性原子
は、半導体を構成する原子とは、本来の半導体結晶構造
とは異なる結晶配置で結合する方が安定であるため、熱
平衡に近い高温での結晶成長を行うと、クラスターを形
成し、磁性半導体を構成することができない。そこで成
長中の基板温度を通常より数百度下げて非平衡性の高い
条件で成長させるのがこれまでの技術であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】磁性原子を化合物半導
体に導入する際、あるいは導入した後で、化合物組成を
最適化することができれば、結晶の質も改善し、物性も
安定化する。
体に導入する際、あるいは導入した後で、化合物組成を
最適化することができれば、結晶の質も改善し、物性も
安定化する。
【０００５】本発明は、上記状況を鑑みて、従来の問題
点を克服し、このような最適化の手段を示し、高品質で
安定な磁性半導体薄膜の製造方法を提供することを目的
とする。
点を克服し、このような最適化の手段を示し、高品質で
安定な磁性半導体薄膜の製造方法を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕蒸気圧の高い成分元素を含む化合物半導体中に磁
性原子が導入された磁性半導体を、結晶基板上に超高真
空中で成分原子の原子（分子）ビームを照射することに
よって成長させる分子線エピタキシャル成長方法を用い
た磁性半導体薄膜の製造方法において、前記蒸気圧の高
い成分元素が化学量論組成よりも過剰に前記化合物半導
体に混入される成長温度領域で成長させた磁性半導体薄
膜を、成長後に成長温度よりも８０℃以内の高い温度で
熱処理することによって、前記磁性半導体薄膜の膜質を
改善することを特徴とする。
成するために、 〔１〕蒸気圧の高い成分元素を含む化合物半導体中に磁
性原子が導入された磁性半導体を、結晶基板上に超高真
空中で成分原子の原子（分子）ビームを照射することに
よって成長させる分子線エピタキシャル成長方法を用い
た磁性半導体薄膜の製造方法において、前記蒸気圧の高
い成分元素が化学量論組成よりも過剰に前記化合物半導
体に混入される成長温度領域で成長させた磁性半導体薄
膜を、成長後に成長温度よりも８０℃以内の高い温度で
熱処理することによって、前記磁性半導体薄膜の膜質を
改善することを特徴とする。
【０００７】〔２〕上記〔１〕記載の磁性半導体薄膜の
製造方法において、前記化合物半導体が III−Ｖ族で、
この化合物半導体に磁性原子が導入された磁性半導体薄
膜であることを特徴とする。
製造方法において、前記化合物半導体が III−Ｖ族で、
この化合物半導体に磁性原子が導入された磁性半導体薄
膜であることを特徴とする。
【０００８】〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の磁性半
導体薄膜の製造方法において、前記熱処理が、窒素ガ
ス、水素ガス、その他の不活性ガスのいずれか乃至はこ
れらの混合ガス中で行われることを特徴とする。
導体薄膜の製造方法において、前記熱処理が、窒素ガ
ス、水素ガス、その他の不活性ガスのいずれか乃至はこ
れらの混合ガス中で行われることを特徴とする。
【０００９】〔４〕上記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載
の磁性半導体薄膜の製造方法において、前記磁性半導体
薄膜を分子線エピタキシャル成長法で成長する際に、前
記化合物半導体の結晶格子点ごとの各成分が一原子層ず
つ積層するように、各成分の原料セルのシャッターを交
互に開閉する化合物半導体薄膜成長方法を取り、磁性原
子の原料セルのシャッターは、この磁性原子が置換され
る結晶格子点位置の化合物半導体の成分の原料セルのシ
ャッターと同期させて開閉することを特徴とする。
の磁性半導体薄膜の製造方法において、前記磁性半導体
薄膜を分子線エピタキシャル成長法で成長する際に、前
記化合物半導体の結晶格子点ごとの各成分が一原子層ず
つ積層するように、各成分の原料セルのシャッターを交
互に開閉する化合物半導体薄膜成長方法を取り、磁性原
子の原料セルのシャッターは、この磁性原子が置換され
る結晶格子点位置の化合物半導体の成分の原料セルのシ
ャッターと同期させて開閉することを特徴とする。
【００１０】〔５〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕又は
〔４〕記載の磁性半導体薄膜の製造方法において、各成
分を一原子層ずつ積層するために、成長の進行に伴う反
射高速電子線回折を計測し、この回折パターンの変化に
成長時のシャッター開閉を同期させることを特徴とす
る。
〔４〕記載の磁性半導体薄膜の製造方法において、各成
分を一原子層ずつ積層するために、成長の進行に伴う反
射高速電子線回折を計測し、この回折パターンの変化に
成長時のシャッター開閉を同期させることを特徴とす
る。
【００１１】化合物半導体薄膜の分子線エピタキシャル
成長方法（ＭＢＥ）は、一般に蒸気圧の高い元素の過剰
雰囲気中で行われる。成長中は、磁性原子を取り込むた
め、基板温度を低温に保つ必要があるが、成長後に磁性
原子が準安定位置に配置された後は、基板を過剰元素の
蒸発温度より高温で熱処理することによって過剰元素を
選択的に蒸発させる。
成長方法（ＭＢＥ）は、一般に蒸気圧の高い元素の過剰
雰囲気中で行われる。成長中は、磁性原子を取り込むた
め、基板温度を低温に保つ必要があるが、成長後に磁性
原子が準安定位置に配置された後は、基板を過剰元素の
蒸発温度より高温で熱処理することによって過剰元素を
選択的に蒸発させる。
【００１２】薄膜成長中の過剰元素の量を、反射高エネ
ルギー電子線回折パターン変化をモニターしてシャッタ
ー開閉にフィードバックすることで化合物半導体の所定
の結晶格子点を占める成分毎に一原子層ずつ積層するこ
とによって、できるだけ薄膜成長中の過剰元素の導入量
を抑えた後に、高温での熱処理を行うことによって膜質
改善の効果を高める。
ルギー電子線回折パターン変化をモニターしてシャッタ
ー開閉にフィードバックすることで化合物半導体の所定
の結晶格子点を占める成分毎に一原子層ずつ積層するこ
とによって、できるだけ薄膜成長中の過剰元素の導入量
を抑えた後に、高温での熱処理を行うことによって膜質
改善の効果を高める。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。
する。
【００１４】化合物半導体のエピタキシャル成長は、一
般には、蒸気圧の高い元素のビームを過剰に照射した雰
囲気下で行われる。例として、元素Ａと元素ＢによるＡ
Ｂという化合物を考える。Ａが高蒸気圧であったとす
る。高温での成長では、Ｂと結合できなかったＡ原子は
自然に蒸発するため、化合物の組成は、１：１を保って
成長する。ところが、低温成長ではＡ原子が成長表面か
ら蒸発する速度が遅く、結晶は過剰なＡ原子を取り込ん
でしまう。この過剰なＡ原子は、導入した磁性原子と結
合したり、単独で格子間原子となったりして、結晶の質
を劣化させる。磁性半導体製造の再現性の悪さや、成長
後の熱的な不安定性などは、これら過剰原子によって引
き起こされる。
般には、蒸気圧の高い元素のビームを過剰に照射した雰
囲気下で行われる。例として、元素Ａと元素ＢによるＡ
Ｂという化合物を考える。Ａが高蒸気圧であったとす
る。高温での成長では、Ｂと結合できなかったＡ原子は
自然に蒸発するため、化合物の組成は、１：１を保って
成長する。ところが、低温成長ではＡ原子が成長表面か
ら蒸発する速度が遅く、結晶は過剰なＡ原子を取り込ん
でしまう。この過剰なＡ原子は、導入した磁性原子と結
合したり、単独で格子間原子となったりして、結晶の質
を劣化させる。磁性半導体製造の再現性の悪さや、成長
後の熱的な不安定性などは、これら過剰原子によって引
き起こされる。
【００１５】本発明は、一旦結晶内に半導体結晶と同じ
形で取り込まれた磁性原子は、多少高温に保持してもク
ラスターを形成しない、という性質を利用する。
形で取り込まれた磁性原子は、多少高温に保持してもク
ラスターを形成しない、という性質を利用する。
【００１６】図１は、本発明の第１実施例を示す磁性半
導体薄膜の製造フローチャートである。
導体薄膜の製造フローチャートである。
【００１７】（１）まず、ロードロック室に半導体基板
を導入する（ステップＳ１）。
を導入する（ステップＳ１）。
【００１８】（２）次に、通常の低温エピタキシャル成
長を行う（ステップＳ２）。
長を行う（ステップＳ２）。
【００１９】（３）次に、低温エピタキシャル成長した
磁性半導体基板を、表面酸化のために一旦大気中に取り
出す（ステップＳ３）。
磁性半導体基板を、表面酸化のために一旦大気中に取り
出す（ステップＳ３）。
【００２０】（４）次いで、その基板に加熱処理を行
う。ここでは、窒素中で短時間熱処理を行う（ステップ
Ｓ４）が、窒素やアルゴンなどの不活性ガスまたは水素
などのガス中で行うことができる。この熱処理ガスの種
類は、追い出したい過剰原子を含まないよう注意が必要
である。過去の熱処理の報告例では、例えば磁性半導体
（Ｇａ，Ｍｎ）Ａｓを熱処理するのに、砒素抜けを抑え
るため砒素雰囲気中で行い、本発明のような効果が得ら
れない結果に終わっている。
う。ここでは、窒素中で短時間熱処理を行う（ステップ
Ｓ４）が、窒素やアルゴンなどの不活性ガスまたは水素
などのガス中で行うことができる。この熱処理ガスの種
類は、追い出したい過剰原子を含まないよう注意が必要
である。過去の熱処理の報告例では、例えば磁性半導体
（Ｇａ，Ｍｎ）Ａｓを熱処理するのに、砒素抜けを抑え
るため砒素雰囲気中で行い、本発明のような効果が得ら
れない結果に終わっている。
【００２１】実施例として、（Ｇａ，Ｍｎ）Ａｓの場合
について示す。熱処理は１０分間程度、成長温度よりや
や高い温度（通常１００℃以内高い温度とする）で行
う。成長は、２３０℃程度で行うが、熱処理は窒素ガス
中で行った。
について示す。熱処理は１０分間程度、成長温度よりや
や高い温度（通常１００℃以内高い温度とする）で行
う。成長は、２３０℃程度で行うが、熱処理は窒素ガス
中で行った。
【００２２】図２は本発明の第１実施例の磁性半導体薄
膜の実験結果を示す図であり、成長後の熱処理によって
結晶膜質が飛躍的に改善される様子を磁性半導体（Ｇ
ａ，Ｍｎ）Ａｓについて示した。横軸は熱処理温度Ｔan
neal（℃）、縦軸は正孔濃度ｐ（１０19ｃｍ-3）と強磁
性転移温度Ｔｃ（Ｋ）を示している。
膜の実験結果を示す図であり、成長後の熱処理によって
結晶膜質が飛躍的に改善される様子を磁性半導体（Ｇ
ａ，Ｍｎ）Ａｓについて示した。横軸は熱処理温度Ｔan
neal（℃）、縦軸は正孔濃度ｐ（１０19ｃｍ-3）と強磁
性転移温度Ｔｃ（Ｋ）を示している。
【００２３】いずれも高いほど結晶の膜質は良好であ
る。結晶質の向上につれて正孔濃度ｐと強磁性転移温度
Ｔｃは上昇する。この図から、熱処理温度は３００℃程
度までは膜質改善の効果はあるが、２６０℃が最適な熱
処理温度であることが分かる。
る。結晶質の向上につれて正孔濃度ｐと強磁性転移温度
Ｔｃは上昇する。この図から、熱処理温度は３００℃程
度までは膜質改善の効果はあるが、２６０℃が最適な熱
処理温度であることが分かる。
【００２４】図３は２６０℃で１０分間熱処理した（Ｇ
ａ，Ｍｎ）Ａｓと熱処理していないものの３５０℃の空
気雰囲気中における強磁性転移温度Ｔｃの変化を示す図
であり、横軸には時間（分）、縦軸に強磁性転移温度Ｔ
ｃ（Ｋ）を示している。
ａ，Ｍｎ）Ａｓと熱処理していないものの３５０℃の空
気雰囲気中における強磁性転移温度Ｔｃの変化を示す図
であり、横軸には時間（分）、縦軸に強磁性転移温度Ｔ
ｃ（Ｋ）を示している。
【００２５】図３に示すように、２６０℃で熱処理した
薄膜は、その後、更に高温に保持した場合、品質の劣化
が熱処理していない薄膜に比べて極めて小さい。つま
り、熱処理していないものは、特に初期の劣化が著し
く、熱処理したものは飛躍的に安定になっている。
薄膜は、その後、更に高温に保持した場合、品質の劣化
が熱処理していない薄膜に比べて極めて小さい。つま
り、熱処理していないものは、特に初期の劣化が著し
く、熱処理したものは飛躍的に安定になっている。
【００２６】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。
る。
【００２７】第１実施例は、通常の低温エピタキシャル
成長後に熱処理をするものであったが、第２実施例では
反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）のパターン変化をモ
ニターして、成長時のシャッター開閉にフィードバック
するようにしたものである。
成長後に熱処理をするものであったが、第２実施例では
反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）のパターン変化をモ
ニターして、成長時のシャッター開閉にフィードバック
するようにしたものである。
【００２８】図４は、本発明の第２実施例を示す磁性半
導体薄膜の製造フローチャートである。
導体薄膜の製造フローチャートである。
【００２９】（１）まず、第１実施例と同様に、ロード
ロック室に半導体基板を導入する（ステップＳ１１）。
ロック室に半導体基板を導入する（ステップＳ１１）。
【００３０】（２）次に、シャッター開閉による組成制
御を行う低温エピタキシャル成長を行う（ステップＳ１
２）。
御を行う低温エピタキシャル成長を行う（ステップＳ１
２）。
【００３１】（３）次に、第１実施例と同様に、低温エ
ピタキシャル成長した磁性半導体基板を、表面酸化のた
めに一旦大気中に取り出す（ステップＳ１３）。
ピタキシャル成長した磁性半導体基板を、表面酸化のた
めに一旦大気中に取り出す（ステップＳ１３）。
【００３２】（４）次に、第１実施例と同様に、窒素中
で短時間熱処理を行う（ステップＳ１４）。
で短時間熱処理を行う（ステップＳ１４）。
【００３３】以下、第２実施例の特徴であるＭＢＥに最
適化プロセスをとる点について説明する。
適化プロセスをとる点について説明する。
【００３４】図５は（Ｇａ，Ｍｎ）Ａｓを低温エピタキ
シャル成長中にＲＨＥＥＤのパターンの輝度変化を検出
したデータを示す図であり、横軸に時間（秒）、縦軸に
輝度（任意単位）を表しており、振動の一周期が一原子
層分の成長に対応している。従って、例えば化合物半導
体ＡＢを成長させる場合は、元素ＡとＢをシャッターを
開閉しながら一原子層ずつ積層すれば、ＡＢの比を１：
１に維持することができる。更に、磁性原子が置換する
元素が例えばＢであれば、Ｂを積層する際にのみ磁性原
子のシャッターを開けることで、Ａのサイトに入り込む
アンチサイト欠陥を防ぐことができる。
シャル成長中にＲＨＥＥＤのパターンの輝度変化を検出
したデータを示す図であり、横軸に時間（秒）、縦軸に
輝度（任意単位）を表しており、振動の一周期が一原子
層分の成長に対応している。従って、例えば化合物半導
体ＡＢを成長させる場合は、元素ＡとＢをシャッターを
開閉しながら一原子層ずつ積層すれば、ＡＢの比を１：
１に維持することができる。更に、磁性原子が置換する
元素が例えばＢであれば、Ｂを積層する際にのみ磁性原
子のシャッターを開けることで、Ａのサイトに入り込む
アンチサイト欠陥を防ぐことができる。
【００３５】この成長法のブロック図を図６に示す。
【００３６】この図において、１はＲＨＥＥＤ電子銃、
２は成長基板ホルダ、３はＡ元素分子線セル、４はＢ元
素分子線セル、５は磁性元素分子線セル、６はＲＨＥＥ
Ｄスクリーン、７はＣＣＤカメラ、８はパーソナルコン
ピュータ（ＰＣ）、９はシャッターコントローラであ
る。
２は成長基板ホルダ、３はＡ元素分子線セル、４はＢ元
素分子線セル、５は磁性元素分子線セル、６はＲＨＥＥ
Ｄスクリーン、７はＣＣＤカメラ、８はパーソナルコン
ピュータ（ＰＣ）、９はシャッターコントローラであ
る。
【００３７】ＲＨＥＥＤパターンはＣＣＤカメラ７を用
いてＰＣ８に取り込み、振動を拾いやすい反射スポット
を積分することで結晶成長についての情報を得る。ＲＨ
ＥＥＤデータは時間に対して微分することで振動のピー
クを検出する。検出信号はＰＣ８のソフトを通してシャ
ッターコントローラ９に伝わり、シャッターが開閉され
る。
いてＰＣ８に取り込み、振動を拾いやすい反射スポット
を積分することで結晶成長についての情報を得る。ＲＨ
ＥＥＤデータは時間に対して微分することで振動のピー
クを検出する。検出信号はＰＣ８のソフトを通してシャ
ッターコントローラ９に伝わり、シャッターが開閉され
る。
【００３８】図７は本発明の第２実施例を示す磁性半導
体薄膜の実験結果を示す図であり、横軸は熱処理温度Ｔ
anneal（℃）、縦軸は正孔濃度ｐ（１０19ｃｍ-3）と強
磁性転移温度Ｔｃ（Ｋ）を示している。
体薄膜の実験結果を示す図であり、横軸は熱処理温度Ｔ
anneal（℃）、縦軸は正孔濃度ｐ（１０19ｃｍ-3）と強
磁性転移温度Ｔｃ（Ｋ）を示している。
【００３９】この図は、ＭＢＥ成長中にＲＨＥＥＤパタ
ーンをモニターしながらシャッターの開閉を行い、組成
の最適制御を行った試料について、図２と同じく、熱処
理を行った結果を示している。正孔濃度ｐと強磁性転移
温度Ｔｃは、熱処理前から高い値を示し、２６０℃で熱
処理したものは、これまでで最高の値を示している。
ーンをモニターしながらシャッターの開閉を行い、組成
の最適制御を行った試料について、図２と同じく、熱処
理を行った結果を示している。正孔濃度ｐと強磁性転移
温度Ｔｃは、熱処理前から高い値を示し、２６０℃で熱
処理したものは、これまでで最高の値を示している。
【００４０】この図から分かるように、本発明の方法に
よって、より高品質の結晶薄膜を得ることができる。
よって、より高品質の結晶薄膜を得ることができる。
【００４１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００４２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、エピタキシャル成長条件を最適化することがで
き、更にこれまでより高品質で熱的に安定な磁性半導体
結晶薄膜を容易に製造することができる。
よれば、エピタキシャル成長条件を最適化することがで
き、更にこれまでより高品質で熱的に安定な磁性半導体
結晶薄膜を容易に製造することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す磁性半導体薄膜の製
造フローチャートである。
造フローチャートである。
【図２】本発明の第１実施例の磁性半導体薄膜の実験結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図３】２６０℃で１０分間熱処理した（Ｇａ，Ｍｎ）
Ａｓと熱処理していないものの３５０℃の空気雰囲気中
における強磁性転移温度Ｔｃの変化を示す図である。
Ａｓと熱処理していないものの３５０℃の空気雰囲気中
における強磁性転移温度Ｔｃの変化を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す磁性半導体薄膜の製
造フローチャートである。
造フローチャートである。
【図５】（Ｇａ，Ｍｎ）Ａｓを低温エピタキシャル成長
中に、ＲＨＥＥＤの直接反射スポットの輝度を積分した
ものを時間に対してプロットした図であり、振動の１周
期が１原子層分の成長に相当する。
中に、ＲＨＥＥＤの直接反射スポットの輝度を積分した
ものを時間に対してプロットした図であり、振動の１周
期が１原子層分の成長に相当する。
【図６】ＲＨＥＥＤパターンをモニターしてシャッター
を開閉しながら、低温成長を行う装置のブロック図であ
る。
を開閉しながら、低温成長を行う装置のブロック図であ
る。
【図７】本発明の第２実施例を示す磁性半導体薄膜の実
験結果を示す図である。
験結果を示す図である。
１ ＲＨＥＥＤ電子銃 ２ 成長基板ホルダ ３ Ａ元素分子線セル ４ Ｂ元素分子線セル ５ 磁性元素分子線セル ６ ＲＨＥＥＤスクリーン ７ ＣＣＤカメラ ８ パーソナルコンピュータ（ＰＣ） ９ シャッターコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 義昭 千葉県流山市美原４−204−３ シンツウ ハイツＩ201 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE46 BE50 DA08 EH03 FE02 HA06 HA20 SC02 SC06 SC13 5F103 AA04 BB08 BB16 DD01 GG01 HH03 LL20 PP03
Claims (5)
- 【請求項１】 蒸気圧の高い成分元素を含む化合物半導
体中に磁性原子が導入された磁性半導体を、結晶基板上
に超高真空中で成分原子の原子（分子）ビームを照射す
ることによって成長させる分子線エピタキシャル成長方
法を用いた磁性半導体薄膜の製造方法において、 前記蒸気圧の高い成分元素が化学量論組成よりも過剰に
前記化合物半導体に混入される成長温度領域で成長させ
た磁性半導体薄膜を、成長後に成長温度よりも８０℃以
内の高い温度で熱処理することによって、前記磁性半導
体薄膜の膜質を改善することを特徴とする磁性半導体薄
膜の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の磁性半導体薄膜の製造方
法において、前記化合物半導体が III−Ｖ族で、該化合
物半導体に磁性原子が導入された磁性半導体薄膜である
ことを特徴とする磁性半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の磁性半導体薄膜の
製造方法において、 前記熱処理が、窒素ガス、水素ガス、その他の不活性ガ
スのいずれか乃至はこれらの混合ガス中で行われること
を特徴とする磁性半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の磁性半導体薄
膜の製造方法において、前記磁性半導体薄膜を分子線エ
ピタキシャル成長法で成長する際に、前記化合物半導体
の結晶格子点ごとの各成分が一原子層ずつ積層するよう
に各成分の原料セルのシャッターを交互に開閉する化合
物半導体薄膜成長方法を取り、磁性原子の原料セルのシ
ャッターは、該磁性原子が置換される結晶格子点位置の
化合物半導体の成分の原料セルのシャッターと同期させ
て開閉することを特徴とする磁性半導体薄膜の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載の磁性半導
体薄膜の製造方法において、各成分を一原子層ずつ積層
するために、成長の進行に伴う反射高速電子線回折を計
測し、該回折パターンの変化に成長時のシャッター開閉
を同期させることを特徴とする磁性半導体薄膜の製造方
法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008262961A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Ihi Corp | 磁性半導体の製造方法および製造装置 |
| JP2014019940A (ja) * | 2012-07-23 | 2014-02-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 複合酸化物薄膜組成の制御方法および薄膜成長装置 |
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2000
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