JP2018206884A - 強磁性半導体、その製造方法およびそれを用いた磁気センサ - Google Patents
強磁性半導体、その製造方法およびそれを用いた磁気センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018206884A JP2018206884A JP2017109044A JP2017109044A JP2018206884A JP 2018206884 A JP2018206884 A JP 2018206884A JP 2017109044 A JP2017109044 A JP 2017109044A JP 2017109044 A JP2017109044 A JP 2017109044A JP 2018206884 A JP2018206884 A JP 2018206884A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ferromagnetic semiconductor
- ferromagnetic
- semiconductor
- layer
- hall effect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
1) p型強磁性半導体しかできないこと
2) 室温では強磁性にならないこと
3) 強磁性の起源に関する統一的な理解が得られていないこと
これらの未解決課題は強磁性半導体のデバイス応用に大きな障壁となっている。
1) p型だけではなくn型強磁性半導体も作製できること
2) 室温以上のキュリー温度を持つ強磁性半導体を作製できること
3)バンド構造と強磁性の発生メカニズムの解明が容易であること
といった優位性を有している。
バンドギャップが小さい方がより少ない磁性原子濃度(Fe濃度)でも室温以上の強磁性を実現できる。また、バンドギャップが小さいことから、スピン軌道相互作用が強くて、室温でも大きいな異常ホール効果が期待でき、超高感度磁気センサに応用できる。
図1は、実施の形態に係る強磁性半導体100の断面図である。強磁性半導体100は、成長基板102、バッファ層104、強磁性半導体層106、キャップ層108の積層構造を有する。なお図中、各層の厚みは実際の寸法を表すものでは無い。
GaAs層(103) GaAs 50nm
バッファ層(104) AlSb 100nm
強磁性半導体層(106) InFeSb 15〜20nm
キャップ層(108) InSb 2nm
なお、サンプルの各層の厚みは必ずしも最適化されたものでなく、したがって以下で説明するサンプルの特性は、実施の形態に係る強磁性半導体100の特性の限界(上限)を示すものでないことに留意されたい。
次に、(InFe)Sbの室温異常ホール効果を用いるホール効果磁気センサについて説明する。従来技術のホール効果磁気センサの動作原理はホール効果にある。ホール効果は古典的な電磁気学の効果であり、外部磁場が電子に作用するローレンツ力により電流と磁場と垂直な方向に起電力を発生させる。この起電力(ホール電圧)を測定することによって、磁場を検出する。ホール効果磁気センサの感度は電子の移動度で決まるため、高感度化するためには、移動度が高いGaAs,InAs,InSbのようなIII−V半導体を使う必要がある。市場に出ている製品の感度は以下の通りである。
InAs: 0.87 mV/mT/V (旭化成の高感度の製品)
InSb: 1.5 mV/mT/V (旭化成の超高感度の製品)
しかし、移動度は室温においては材料中のフォノン散乱によって決まるため、ホール効果磁気センサの各材料において、その感度の改善余地はきわめて少ない。
位置検出センサに(InFe)Sbを利用することで、より正確な位置、タイミングで、位置を検出できる。
Claims (13)
- 少なくともInおよびSbを含む化合物半導体の構成原子がFeで置換された構造を有することを特徴とする強磁性半導体。
- InとFeの組成比を1−x:x(ただし、0<x<1)として、In1−XFexSbまたは、In1−XFexSbBiで表されることを特徴とする請求項1に記載の強磁性半導体。
- xは、キュリー温度が300Kより高くなるように規定されることを特徴とする請求項2に記載の強磁性半導体。
- 0.15<xであることを特徴とする請求項2に記載の強磁性半導体。
- 前記化合物半導体は、InSbであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の強磁性半導体。
- 前記化合物半導体は、InSbBiであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の強磁性半導体。
- 成長基板と、
前記成長基板上に形成されるバッファ層と、
前記バッファ層の上に形成され、InFeSbまたはInFeSbBiを含む強磁性半導体層と、
前記強磁性半導体層の上に形成されるキャップ層と、
を備えることを特徴とする強磁性半導体。 - 前記成長基板はGaAs基板であり、
前記バッファ層は、AlAs、AlSb、AlInSbからなる群より選択される少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項7に記載の強磁性半導体。 - InとFeの組成比を1−x:x(ただし0<x<1)とするとき、前記強磁性半導体層は、In1−XFexSbまたは、In1−XFexSbBiを含むことを特徴とする請求項7または8に記載の強磁性半導体。
- 請求項1から9のいずれかに記載の強磁性半導体を備えることを特徴とする磁気センサ。
- 成長基板上にバッファ層を形成するステップと、
前記バッファ層上にInFeSb層またはInFeSbBi層を形成するステップと、
を備えることを特徴とする強磁性半導体の製造方法。 - 分子線エピタキシー法を用いることを特徴とする請求項11に記載の製造方法。
- バンドギャップが0.17eVより低い非磁性半導体の構成原子がFeで置換された構造を有することを特徴とする強磁性半導体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017109044A JP2018206884A (ja) | 2017-06-01 | 2017-06-01 | 強磁性半導体、その製造方法およびそれを用いた磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017109044A JP2018206884A (ja) | 2017-06-01 | 2017-06-01 | 強磁性半導体、その製造方法およびそれを用いた磁気センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018206884A true JP2018206884A (ja) | 2018-12-27 |
Family
ID=64958229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017109044A Pending JP2018206884A (ja) | 2017-06-01 | 2017-06-01 | 強磁性半導体、その製造方法およびそれを用いた磁気センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018206884A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0311703A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-21 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 磁気物質及びその製造方法 |
JPH07249577A (ja) * | 1993-05-28 | 1995-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体薄膜の製造方法および磁電変換素子の製造方法 |
JP2004063832A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Japan Science & Technology Corp | Iii−v族強磁性半導体とその製造方法 |
-
2017
- 2017-06-01 JP JP2017109044A patent/JP2018206884A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0311703A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-21 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 磁気物質及びその製造方法 |
JPH07249577A (ja) * | 1993-05-28 | 1995-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体薄膜の製造方法および磁電変換素子の製造方法 |
JP2004063832A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Japan Science & Technology Corp | Iii−v族強磁性半導体とその製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A.V. KUDRIN,外8名: "High-temperature intrinsic ferromagnetism in the InFeSb semiconductor", [ONLINE], vol. v1(第1版), JPN7021001104, May 2017 (2017-05-01), ISSN: 0004477554 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Coey et al. | Donor impurity band exchange in dilute ferromagnetic oxides | |
Dietl | Functional ferromagnets | |
Pearton et al. | Wide band gap ferromagnetic semiconductors and oxides | |
Tu et al. | Magnetic properties and intrinsic ferromagnetism in (Ga, Fe) Sb ferromagnetic semiconductors | |
Wang et al. | Quantum anomalous Hall effect in magnetically doped InAs/GaSb quantum wells | |
Dietl et al. | Engineering magnetism in semiconductors | |
Yang | A perspective of recent progress in ZnO diluted magnetic semiconductors | |
Anh et al. | Growth and characterization of insulating ferromagnetic semiconductor (Al, Fe) Sb | |
Chen et al. | High-throughput computational discovery of In2Mn2O7 as a high Curie temperature ferromagnetic semiconductor for spintronics | |
Yamada et al. | Improvement of magnetic and structural stabilities in high-quality Co2FeSi1− xAlx/Si heterointerfaces | |
Rostami | Half-metallic property of the bulk and (001) surfaces of MNaCs (M= P, As) half-Heusler alloys: A density functional theory approach | |
Umetsu et al. | Substitution Effects of Cr or Fe on the Curie Temperature for Mn-Based Layered Compounds MnAlGe and MnGaGe With Cu 2 Sb-Type Structure | |
JP7461651B2 (ja) | ホール素子 | |
Cui et al. | Enhancing the half-metallicity of equiatomic quaternary Heusler compound CoFeCrGe via atomic doping | |
Kaminska et al. | Mn and other magnetic impurities in GaN and other III–V semiconductors–perspective for spintronic applications | |
WO2005112086A1 (en) | Manganese doped magnetic semiconductors | |
Wu et al. | Temperature-dependent magnetization in (Mn, N)-codoped ZnO-based diluted magnetic semiconductors | |
Tao et al. | Spin-polarized transport in diluted GaMnAs/AlAs/GaMnAs ferromagnetic semiconductor tunnel junctions | |
Duru et al. | A computational study on magnetic effects of Zn1− xCrxO type diluted magnetic semiconductor | |
Nishijima et al. | Fe delta-doped (In, Fe) Sb ferromagnetic semiconductor thin films for magnetic-field sensors with ultrahigh Hall sensitivity | |
Goel et al. | Room-temperature spin injection from a ferromagnetic semiconductor | |
JP2018206884A (ja) | 強磁性半導体、その製造方法およびそれを用いた磁気センサ | |
JP2007538399A (ja) | 銅がドーピングされた磁性半導体 | |
Reinwald et al. | Growth of (Ga, Mn) As on GaAs (0 0 1) and (3 1 1) A in a high-mobility MBE system | |
Ahmadian | Electronic and magnetic properties of diluted magnetic semiconductors Zn1− xVxSe in zincblende structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20170630 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200420 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210406 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210607 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20211130 |