磁石の性質を兼ね備えた半導体材料(磁性半導体)は「スピンエレクトロニクス材料」として注目され、東大、東北大、東工大など多くの研究機関で精力的に研究が進められている。しかし、これまでに研究された磁性半導体は、キュリー温度が低く、低温にして初めて強磁性を示すので、新しい機能性デバイスを作る上での障害になっていた。キュリー温度は、最も高い東北大学で開発されたガリウムマンガン砒素(GaMnAs)でも110Kであった。
東京農工大学(工学部物理システム工学科)の佐藤勝昭教授は、ロシアからの訪問教授メドベドキン博士、および、石橋隆幸助手とともに、2燐化カドミウム・ゲルマニウム(CdGeP2)というカルコパイライト型三元化合物半導体結晶の表面層(千分の一ミリの深さ)にマンガンを高い濃度で導入することに成功し、この新材料が室温でも強磁性をもつ磁性半導体であることを見出した。室温強磁性は、VSMで磁気ヒステリシスが観測されたことや、表面の磁化が磁気力顕微鏡(MFM)で見られたことから確かめられた。キュリー温度は320Kであった。また、1cmあたり5万度もの大きなファラデー効果(磁気光学効果)があることも見出された。
現在は基礎研究の段階であるが、今後材料開発を進めれば、スピントランジスタや可視光用光アイソレータなどの新機能デバイスの実用化に道が開かれると、期待している。
なお、詳細は、9月4日に北海道工業大学で開かれた応用物理学会の講演会、9月14日に早稲田大学で開催された日本応用磁気学会の講演会、9月14日に仙台国際センターで開催された国際シンポジウムPASRPS2000で発表されたほか、応用物理学会の英文論文誌JJAPのVol.39 Part2, No.10A, L949-951 (2000)に速報(Express Letter)として掲載された。
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特許出願:特願平12-261367
参考資料:
関連分野の研究者
2燐化カドミウム・ゲルマニウム(CdGeP2)
CdGeP2を使ったメリット