Rare Earth and Transition Metal Doping of Semiconductor Materials: Synthesis, Magnetic Properties and Room Temperature Spintronics(希土類および遷移金属イオンを添加した半導体材料:合成、磁気特性と室温スピントロニクス)

本書では、電子の電荷を制御することを基本とする従来型半導体デバイスを超えた材料開発をとりあげている。特にスピントロニクスへの応用を念頭に、遷移金属や希土類イオンを添加したワイドギャップ半導体に、主にフォーカスしている。これらの半導体材料では常温におけるスピン制御が可能なため、特に商業的応用への興味が高まっている。本書の構成としては、Part OneでIII-V族半導体材料における磁性理論について説明し、Part Twoでは、希土類や遷移金属イオンを添加した磁性半導体を取り上げている。ここで、太田と大久保は、5章において、電子スピン共鳴と発光測定の結果から、磁性半導体GaAs:Er,Oにおける添加物効果のメカニズムについて、モデルを提案し議論している。最後に、Part Threeでは、スピントロニクス応用へ向けた磁性半導体特性について取り上げている。本書は、スピントロニクス応用を目指した新しい半導体材料の成長、設計、評価や解析を行う、博士研究員、基礎研究者、応用研究者、生産に携わるエンジニアなどを対象としている。

 

Contents

Part One : Theory of magnetism in III-V semiconductors
1.Computational nanomaterials design for nanospintronics: room-temperature spintronics applications (H. Katayama-Yoshida, K. Sato, T. Fukushima, A. Masago, M. Seike)
2.Electronic structure of magnetic impurities and defects in semiconductors: a guide to the theoretical models (W.R.L. Lambrecht)
3.Energetics, atomic structure, and magnetics of rare earth-doped GaN bulk and nanoparticles (V. Kumar, J.M. Zavada)
Part Two : Magnetic semiconductors based on rare earth/transition metals
4.Prospects for rare-earth-based dilute magnetic semiconductor alloys and hybrid magnetic rare-earth/semiconductor heterostructures (S. Dong, J.K. Furdyna, X. Liu)
5.Electron spin resonance studies of GaAs:Er,O (H. Ohta, S. Okubo, Y. Fujiwara)
6.Gadolinium-doped gallium-nitride: synthesis routes, structure, and magnetism (A. Ney)
7.MOCVD growth of Er-doped III-N and optical-magnetic characterization (N. Nepal, H.X. Jiang, J.Y. Lin, B. Mitchell, V. Dierolf, J.M. Zavada)
8.Growth of Eu-doped GaN and its magneto-optical properties (A. Koizumi, B. Mitchell, V. Dierolf, Y. Fujiwara)
9.Optical and magnetic characterization of III-N:Nd grown by molecular beam epitaxy (G.D. Metcalfe, E.D. Readinger, N. Woodward, V. Dierolf, N. Nepal, J.M. Zavada)
Part Three : Properties of magnetic semiconductors for spintronics
10.Transition metal and rare earth doping in GaN (M.H. Kane, S. Gupta, I.T. Ferguson)
11.Gadolinium-doped III-nitride diluted magnetic semiconductors for spintronics applications (H. Asahi, Y.K. Zhou, S. Emura, S. Hasegawa)
12.Ferromagnetic behavior in transition metal-doped III-N semiconductors (N.A. El-Masry, J.M. Zavada, N. Nepal, S.M. Bedair)
13.Bipolar magnetic junction transistors for logic applications (B.W. Wessels)

(分子フォトサイエンス研究センター・教授 太田仁/准教授 大久保晋)