JP5181388B2 - 強磁性積層構造及びその製造方法 - Google Patents
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本発明の強磁性積層構造は、化合物半導体、絶縁性薄膜、及び強磁性薄膜が順次積層された強磁性積層構造であって、前記化合物半導体はGaAs、InAs、またはこれらの混晶であり、前記絶縁性薄膜は蛍石型構造のフッ化化合物からなり、前記強磁性薄膜はFeまたはFeCo合金からなり、前記化合物半導体の(100)面上に前記絶縁性薄膜及び前記強磁性薄膜が順次積層され、前記化合物半導体の結晶(100)面の[100]方位と前記絶縁性薄膜の結晶(100)面の[100]方位が互いに平行に配列され、さらに前記絶縁性薄膜の結晶(100)面の[100]方位と前記強磁性薄膜の結晶(100)面における[100]方位が互いに平行に配列されたことを特徴とする。
また、この強磁性積層構造は、前記強磁性薄膜から前記絶縁性薄膜を通して前記化合物半導体にスピン偏極電子が注入されて使用されることを特徴とする。
また、この強磁性積層構造において、前記フッ化化合物はCaF2、SrF2のいずれかあるいはこれらの混合物であることを特徴とする。
また、この強磁性積層構造において、前記絶縁性薄膜の厚さが0.8〜5.0nmの範囲であることを特徴とする。
本発明の強磁性積層構造の製造方法は、前記強磁性積層構造を製造する製造方法であって、前記化合物半導体上に真空中で前記絶縁性薄膜及び前記強磁性薄膜を連続して形成し、前記強磁性薄膜を形成する際の基板温度を400℃以上とすることを特徴とする。
また、この強磁性積層構造の製造方法において、前記絶縁性薄膜及び前記強磁性薄膜の形成は、スパッタリング法によって行うことを特徴とする。
また、この強磁性積層構造の製造方法において、前記絶縁性薄膜及び前記強磁性薄膜の形成は、電子ビーム蒸着法によって行うことを特徴とする。
本発明の実施例(実施例1)として、化合物半導体1としてGaAsの(100)単結晶基板、絶縁性薄膜2として蛍石構造のSrF2、強磁性薄膜3としてFeを用いた強磁性積層構造10(Fe/SrF2/GaAs構造)を製造し、その特性を調べた。
同様にして、比較例1として、Fe/MgO/GaAs構造を作成し、その特性を調べた。
同様に、実施例1と同様の構造(Fe/SrF2/GaAs構造)を、Feの成膜を室温で行って作成した場合(比較例2)、200℃で行って作成した場合(比較例3)について調べた。これらの比較例におけるその他の作成条件、各膜厚は実施例1と同様である。
次に、実施例2〜5として、実施例1と同様の構造、製造方法によって、SrF2の膜厚を0.8nm(実施例2)、1.0nm(実施例3)、2.5nm(実施例4)、5.0nm(実施例5)とした試料をそれぞれ作成した。
次に、実施例6として、化合物半導体1をInAsとした場合に同様の構造を同様に作成した。ここで、InAsは、GaAs(100)基板上に予めエピタキシャル成長したInAsを用いた。更に、この実施例では絶縁性薄膜2(SrF2)、強磁性薄膜3(Fe)をスパッタリング法ではなく、電子ビーム蒸着法で成膜した。この電子ビーム蒸着は分子線エピタキシー成膜装置の中で行われ、2.5nmの厚さのSrF2が基板温度300℃で、その後50nmの厚さのFeが基板温度400℃で成膜された。なお、SrF2の蒸着源にはSrF2の単結晶を用いた。
2 絶縁性薄膜
3 強磁性薄膜
10 強磁性積層構造
Claims (7)
- 化合物半導体、絶縁性薄膜、及び強磁性薄膜が順次積層された強磁性積層構造であって、
前記化合物半導体はGaAs、InAs、またはこれらの混晶であり、
前記絶縁性薄膜は蛍石型構造のフッ化化合物からなり、
前記強磁性薄膜はFeまたはFeCo合金からなり、
前記化合物半導体の(100)面上に前記絶縁性薄膜及び前記強磁性薄膜が順次積層され、
前記化合物半導体の結晶(100)面の[100]方位と前記絶縁性薄膜の結晶(100)面の[100]方位が互いに平行に配列され、さらに前記絶縁性薄膜の結晶(100)面の[100]方位と前記強磁性薄膜の結晶(100)面における[100]方位が互いに平行に配列されたことを特徴とする強磁性積層構造。 - 前記強磁性薄膜から前記絶縁性薄膜を通して前記化合物半導体にスピン偏極電子が注入されて使用されることを特徴とする請求項1に記載の強磁性積層構造。
- 前記フッ化化合物はCaF2、SrF2のいずれかあるいはこれらの混合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の強磁性積層構造。
- 前記絶縁性薄膜の厚さが0.8〜5.0nmの範囲であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の強磁性積層構造。
- 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の強磁性積層構造を製造する製造方法であって、
前記化合物半導体上に真空中で前記絶縁性薄膜及び前記強磁性薄膜を連続して形成し、前記強磁性薄膜を形成する際の基板温度を400℃以上とすることを特徴とする強磁性積層構造の製造方法。 - 前記絶縁性薄膜及び前記強磁性薄膜の形成は、スパッタリング法によって行うことを特徴とする請求項5に記載の強磁性積層構造の製造方法。
- 前記絶縁性薄膜及び前記強磁性薄膜の形成は、電子ビーム蒸着法によって行うことを特徴とする請求項5に記載の強磁性積層構造の製造方法。
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