Pham Nam Hai Research Group

第62回応用物理学会春季学術講演会で下記の3件の発表を行います。

[11a-A13-6] 雨宮智宏, 顧之琛, 石川篤, 庄司雄哉, ファム ナム ハイ, 田中雅明, 水本哲弥, 田中拓男, 荒井滋久.” フェムト秒レーザーによるYIG光磁気造形を利用した磁気光学回路”

[招待講演][14a-D2-2] Duc Anh Le, Nam Hai Pham, Yuichi Kasahara, Yoshihiro Iwasa, Masaaki Tanaka. [講演奨励賞記念講演] “Electrical modulation of ferromagnetism via controlling the wavefunction in n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As quantum wells”

[14a-D2-10]  Thanh Tu Nguyen, Pham Nam Hai, Le Duc Anh, Masaaki Tanaka. “Magneto-optical and magneto-transport characteristics of heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb”

下記の論文が出版されました。

Atsushi Ishikawa, Tomohiro Amemiya, Yuya Shoji, Pham Nam Hai, Masaaki Tanaka, Tetsuya Mizumoto, Shigehisa Arai, Takuo Tanaka. “Optical and Magnetic Microstructures in YIG Ferrite Fabricated by Femtosecond Laser”, Journal of Laser Micro/Nanoengineering 10,  48-52, (2015).

Pham准教授が2015年3月2-6日に米国サンアントニオで開催される米国物理学会APS March meetingで下記の発表を行います。

Session S31: Focus Session: Spin-Dependent Phenomena in Semiconductors: Magnetic Semiconductors

S31.00007 : Visible-light electroluminescence in Mn-doped GaAs light-emitting diodes
Daiki Maruo , Pham Nam Hai , Masaaki Tanaka

S31.00012: Room temperature reddish-yellow electroluminescence in manganese-doped silicon light-emitting diodes
Pham Nam Hai , Daiki Maruo , Le Duc Anh , Masaaki Tanaka

ベトナムの海外放送向けテレビ局VTC10による当研究室に関するドキュメントの撮影が行われました。

Pham准教授がThe 19th Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors学会で下記の招待講演を行います。

ファム ナム ハイ（東工大） 　鉄系強磁性半導体とそのヘテロ構造

アジア太平洋物理学会連合(Association of Asia Pacific Physical Societies；AAPPS)の機関誌であるAAPPS Bulletin12月号（ノーベル物理学賞特集号）オンライン版が公開されました。ノーベル賞関係の記事のほか、本研究成果(Appl. Phys. Lett. 104, 046404 (2014)に関する記事がPhysics Focusで紹介されています。

ノーベル物理学賞特集号の目次

http://aappsbulletin.org/myboard/read.php?id=133&Page=1&Board1=pastlssues&FindIt=&FindText=

Physics Focus: Control of Ferromagnetism by Manipulating the Carrier Wavefunction in N-Type Ferromagnetic Semiconductor (In, Fe)As Quantum Wells
http://aappsbulletin.org/myboard/read.php?id=61&Page=1&Board=focus&FindIt=&FindText=

pdfはこちら。

下記の発表が2014年応用物理学会秋季学術講演会の「講演奨励賞」を受賞しました！

[20a-S10-8] Enhancement of ferromagnetism by manipulating the wavefunctions in n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As quantum wells
○Duc Anh Le，Nam Hai Pham，笠原裕一，岩佐義宏，田中雅明

本発表では、(In,Fe)As量子井戸において、電子の波動関数とFeスピンの重なりを電界効果を使って制御し、従来の手法よりも二桁以上少ない電子濃度でキュリー温度を増大させることに成功しました。本研究の手法が超高速かつ超低消費電力の磁化スイッチング技術として期待できます。

図1. キュリー温度のゲート電圧依存性。ゼロ電圧では、波動関数と(In,Fe)As層の重なりが小さいため、キュリー温度が27 K程度と小さい。しかし、2 Vのゲート電圧を印加して、波動関数のピークと(In,Fe)Asの位置を合わせると、キュリー温度が35 Kまで急増した。さらに大きいゲート電圧を印加すると、波動関数のピークが(In,Fe)Asの位置を過ぎたため、キュリー温度が減ったことが分かる。また、チャンネルの電子シート濃度がほんとど変わらないことが分かる。電子シート濃度が10¹¹ cm^-2しか変化しないにもかかわらず、8 Kのキュリー温度の変調ができた。ちなみに、従来の技術では、10¹³ ~ 10¹⁴ cm^-2程度のシート濃度の変化がないとキュリー温度が変調できない。

では、なぜ従来の技術では、我々のように波動関数制御による強磁性変調ができないでしょうか？それは従来の強磁性半導体や強磁性金属薄膜においてキャリアの移動度が低くて、キャリアのcoherencyが小さいため、フェルミレベルにおける量子サイズ効果が発現しないためです。たとえば、GaMnAsの超薄膜の電界印加実験では、3次元モデルを使って、解析すると、実験データをよく再現できます。つまり、GaMnAsは非常に薄い膜にしても、やはり3次元の材料として振る舞いを示します。それに対して、ファム准教授が開発したInFeAsでは、最大40nm幅の量子井戸でも量子サイズ効果を観測できました。つまり、InFeAsは非常に高い電子のcoherencyを有することが分かります。従って、今回のように、電子の波動関数を制御できて、効率よく強磁性を変調することができます。今回の成果はまさに、「強磁性半導体」ならではの成果だと言えます。

マイアミ大学の物理学科のS.E.Barnes教授が当研究室を訪問しました。Barnes教授は強磁性細線におけるスピントルクによる磁壁移動の理論[Phys. Rev. Lett. 95, 107204 (2005)]、スピン起電力の理論的な予測[Phys. Rev. Lett. 98, 246601 (2007)]、また最近に話題になっている電界印加による磁化制御の新しいメカニズムの提言[Scientific Reports 4, 4105 (2014)]など、日本原子力研究開発機構先端基礎研究センター長　前川 禎通先生と共同研究で多くの成果をあげておられます。また、Barnes教授による特別セミナを開催しました。

Title: Rashba spin-orbit coupling in spintronics

Stewart E. Barnes

Univeristy of Miami and JAEA

Abstract: I will describe how the Rashba spin-orbit coupling can be used for the electrical control of magnetism. It is also important in the “chiral spin-torque transfer process” as recently observed experimentally. This coupling to magnetism to electric fields also leads to spin dependent forces, i.e., to a spin-motive forces (SMF). I will give and introduction to the theory and the application to experiment.

時間：2014月11月17日、13:30~15:00

場所：南3号館814号室

Pham准教授は2014 Tokyo Tech-TsingHua Univ. joint Symposium on Advanced Materials (2014/11/14-15)で下記の発表を行った。

Electron-induced ferromagnetism in Fe-doped semiconductors