Pham Nam Hai Research Group

米国Applied Physics Letters誌に(Ga,Fe)Sbの室温強磁性半導体の研究成果が掲載されました。

Nguyen Thanh Tu, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, Masaaki Tanaka, “High-temperature ferromagnetism in heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb”, Appl. Phys. Lett. 108, 192401 (2016).

半導体の室温強磁性はスピントロニクス研究の最重要な課題の一つであり、９０年台前半から世界中の研究者が取り組んできました。しかし、今まで２００Ｋ以下しか強磁性が観測できませんでした。

今回、我々は従来の研究とはまったく異なるアプローチで、狭ギャップ半導体GaSbに鉄原子をドーピングすることによって、非常に高いキューリ温度を実現できることを見出しました。鉄原子濃度を順調に伸ばして、ついに室温強磁性を実現しました。

本研究成果はAmerican Institute of Physicsによって注目論文として選べられ、Applied Physics Letters誌の最新号のカバーとして飾りました。

http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/108/19

さらに、一般メディア向けの解説も掲載されます。
https://www.aip.org/publishing/journal-highlights/best-both-worlds

SiにドープしたMn原子のd軌道間光学遷移を利用した可視光Si発光素子の研究成果がPhys. Rev. B誌に掲載されました。

Pham Nam Hai, Daiki Maruo, Le Duc Anh, and Masaaki Tanaka, “Visible-light emission at room temperature in Mn-doped Si light-emitting diodes”,  Phys. Rev. B 93, 094423 (2016).

本研究は、3d遷移金属のd-d光学遷移を利用したSi発光素子としては世界初です。III-V族半導体を使わず、Siそのままを利用するため、Si発光素子の新しいメカニズムとして期待できます。

Si:Mn発光素子の(a)白黒高感度カメラ(b)可視光カメラによって撮影した発光様子、(c)発光スペクトル。E₁とE₂はMnのp-d混成軌道間の光学遷移に対応している。

光電子分光を専門としている東京大学藤森研究室と共同で、X線磁気円二色法を用いて、強磁性半導体(In,Fe)Asの磁化過程を解明した研究成果がPhys. Rev. B誌に出版されました。

S. Sakamoto, L. D. Anh, P. N. Hai, G. Shibata, Y. Takeda, M. Kobayashi, Y. Takahashi, T. Koide, M. Tanaka,　and A. Fujimori, “Magnetization process of the n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As:Be studied by x-ray magnetic circular dichroism”, Phys. Rev. B 93, 035203/1-6 (2016).

今回の論文では、マクロな強磁性が出現する前に(T > T_C)、強磁性なナノ領域が存在し、キュリー温度に近づけるとその密度が増えて、最後にナノ領域同士が繋がることでマクロな強磁性が発生している過程を明らかにしました（下図参照）。