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論文

Ion beam analysis of quaternary Heusler alloy Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si(111) epitaxially grown on Ge(111)

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 平田 智昭*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 山田 晋也*; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1828 - 1831, 2013/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02

We have investigated crystal quality of Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si (CMFS) epitaxially grown on Ge(111) by using Rutherford-backscattering spectrometry and an axial-ion-channeling technique. It was found that the CMFS/Ge and Co$$_{2}$$FeSi (CMFS with x = 1)/Ge have larger static atomic displacement than Fe-based ternary Heusler alloy Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi/Ge(111). Quaternary alloys may be affected by increase of mixing entropy. Significant disordering at the interface of CMFS with x = 0.75 was found, and discussed on the basis of thermodynamics.

論文

Ion channeling study of epitaxy of iron based Heusler alloy films on Ge(111)

前田 佳均; 鳴海 一雅; 境 誠司; 寺井 慶和*; 浜屋 宏平*; 佐道 泰造*; 宮尾 正信*

Thin Solid Films, 519(24), p.8461 - 8467, 2011/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:35.48(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigate the axial orientation of epitaxy of Fe$$_{2}$$CoSi with a (A, C) site preference on Ge(111) by using ion channeling, and discuss dominant factors for epitaxy of Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi on Ge(111). We conclude that each dominant factor of epitaxy of Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi on Ge(111) comes from an atomic displacement due to different preference of site occupations.

論文

Axial orientation of molecular-beam-epitaxy-grown Fe$$_{3}$$Si/Ge hybrid structures and its degradation

前田 佳均; 上西 隆文*; 鳴海 一雅; 安藤 裕一郎*; 上田 公二*; 熊野 守*; 佐道 泰造*; 宮尾 正信*

Applied Physics Letters, 91(17), p.171910_1 - 171910_3, 2007/10

 被引用回数:31 パーセンタイル:74.76(Physics, Applied)

分子線エピタキシャル(MBE)成長させたFe$$_{3}$$Si(111)/Ge(111)ハイブリッド構造の軸配向性をラザフォード後方散乱法によって調べた。300$$^{circ}$$Cより高い温度でのMBE成長においては、Fe原子とGe原子の相互拡散によって組成が変化し、Fe$$_{3}$$Si中にFeGeがエピタキシャル成長することを確認した。また、低温($$<$$200$$^{circ}$$C)でのMBE成長では、軸配向性に優れ($$chi$$$$_{min}$$=2.2%)、十分に規則正しいDO3構造を持ったFe$$_{3}$$Siが得られた。化学量論的組成からずれたFe$$_{3}$$Siについては、400$$^{circ}$$Cより高い温度でのポストアニールにより、組成の変化と軸配向性の劣化が起こった。本論文では、併せてFe$$_{3}$$Si(111)/Ge(111)ハイブリッド構造の熱的安定性と界面の質に対する化学量論組成の重要性を議論する。

論文

Low temperature hetero-epitaxy of ferromagnetic silicide on Ge substrates for spin-transistor application

安藤 裕一郎*; 上田 公二*; 熊野 守*; 佐道 泰造*; 鳴海 一雅; 前田 佳均; 宮尾 正信*

信学技報, 107(111), p.221 - 224, 2007/06

スピン偏極強磁性体シリサイドDO3型Fe$$_{3}$$Siは、格子定数(0.565nm)がGeの格子定数(0.565nm)とほぼ一致しており、Ge基板上におけるFe$$_{3}$$Si層の高品位エピタキシャル成長が可能と期待される。本研究では、分子線エピタキシャル成長法を用いて、Fe/Si組成比及び成長温度がFe$$_{3}$$Si/Geの結晶性に与える効果を系統的に検討した。その結果、Fe/Si組成比を化学量論比(Fe:Si=3:1)とし、成長温度を低温化($$<$$300$$^{circ}$$C)することで、結晶性が高く(ラザフォード後方散乱法による最小散乱収率$$chi$$$$_{min}$$: 2$$sim$$3%)かつ界面が原子レベルで平坦なFe$$_{3}$$Si/Ge積層構造を実現した。さらに、この積層構造は、400$$^{circ}$$Cまでの熱処理プロセスでは劣化しないことを確認した。

論文

Low-temperature epitaxial growth of [Fe$$_{3}$$Si/SiGe]$$_{n}$$ (n = 1-2) multi-layered structures for spintronics application

佐道 泰造*; 上田 公二*; 安藤 裕一郎*; 熊野 守*; 鳴海 一雅; 前田 佳均; 宮尾 正信*

ECS Transactions, 11(6), p.473 - 479, 2007/00

Ge基板上におけるFe$$_{3}$$Si層のエピタキシャル成長に関するわれわれの研究の最近の進展を報告する。低温(60$$sim$$200$$^{circ}$$C)で成長条件を最適化することにより、Ge基板上に原子レベルで平坦な界面を持つFe$$_{3}$$Si単結晶層が得られた。この積層構造は400$$^{circ}$$Cまでの熱処理プロセスでは劣化しないことを確認した。さらに、成長温度が400$$^{circ}$$Cのときには、Ge基板上にFe$$_{3}$$Si, FeGe, FeSiからなる混合層がエピタキシャル成長することを報告し、最後に、Fe$$_{3}$$Si/Ge/Fe$$_{3}$$Si/Ge積層構造のエピタキシャル成長を議論する。今回の結果は、SiGe関連スピントロニクスへの展開のための強力な手段となるであろう。

論文

Effect of Fe/Si ratio on epitaxial growth of Fe$$_{3}$$Si on Ge substrate

熊野 守*; 安藤 裕一郎*; 上田 公二*; 佐道 泰造*; 鳴海 一雅; 前田 佳均; 宮尾 正信*

ECS Transactions, 11(6), p.481 - 485, 2007/00

Ge基板上でのFe$$_{3}$$Siの分子線エピタキシャル成長(MBE)に対するFe/Si組成比の効果を、広い範囲の成長温度(60$$sim$$300$$^{circ}$$C)で調べた。X線回折による観測結果より、Fe$$_{3}$$Si層は、Fe/Si組成比が化学量論比(Fe:Si=3:1)であっても非化学量論比(Fe:Si=4:1)であっても、成長温度が60$$sim$$200$$^{circ}$$CでGe(111)基板上にエピタキシャル成長することが明らかになった。ラザフォード後方散乱法による観測結果からは、Fe$$_{3}$$Si/Ge積層構造の界面における原子レベルのFeとGeのミキシングが、成長温度300$$^{circ}$$Cで始まることがわかった。組成比が化学量論比(Fe:Si=3:1)のときは、非化学量論比(Fe:Si=4:1)のときに比べてFe$$_{3}$$Siの結晶性が著しく向上し、このとき$$chi$$$$_{min}$$の値は広い成長温度範囲(60$$sim$$200$$^{circ}$$C)で小さくなった。透過型電子顕微鏡による観測の結果、成長温度を低く($$sim$$200$$^{circ}$$C)して化学量論比をとるときに、原子レベルで平坦な界面を持つ高品位のDO3型Fe$$_{3}$$Si/Ge積層構造を実現できることが明らかになった。

口頭

鉄ホイスラー合金薄膜/Ge(111)界面の低温イオンチャネリング

松倉 武偉*; 中島 孝仁*; 前田 佳均; 鳴海 一雅; 寺井 慶和*; 佐道 泰造*; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*

no journal, , 

本研究では、鉄ホイスラー合金薄膜/Ge(111)エピタキシャル界面での低温イオンチャネリングを行い、軸上での原子変位=動的変位(熱振動)+静的変位(格子不整合など外因変位)への温度の影響を検討した。200$$^{circ}$$C以下で行う低温分子線エピタキシャル(MBE)成長によってホイスラー合金薄膜Fe$$_{2}$$MnSi(111)($$sim$$50nm膜厚)をGe(111)上に成長させた。軸配向性を評価する最小収量:$$chi$$$$_{min}$$,臨界角$$psi$$$$_{1/2}$$は、2MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$イオンを用い、後方散乱角165$$^{circ}$$で測定したGe$$<$$111$$>$$軸チャネリングディップ曲線から求めた。これまでの研究から、Fe$$_{2}$$MnSi/Ge界面での軸配向性は格子不整合によって支配されていることが示唆されている。測定温度が低下するにしたがって$$chi$$$$_{min}$$が減少し、$$psi$$$$_{1/2}$$が増加し、軸配向性が改善されることが明らかになった。Fe$$_{2}$$MnSi/Ge界面の熱膨張による格子不整合の変化は0.27%@300K, 0.15%@110K, 0.10%@40Kと低温で大きく減少することから、これらの軸配向性の変化(改善)は熱膨張による格子不整合の緩和(減少)によるものであると考えられる。

口頭

イオンチャネリングによるFe$$_{2}$$CoSi, Co$$_{2}$$FeSi/Geへテロ界面の評価

松倉 武偉*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

no journal, , 

われわれはMBE成長させたFe系ホイスラー合金:DO$$_{3}$$-Fe$$_{3}$$Si(111), L2$$_{1}$$-Fe$$_{2}$$MnSi(111)/Ge(111)へテロ界面の結晶軸配向性をイオンチャネリングによって系統的に評価し、その支配因子について研究してきた。本研究では、原子の占有サイトが異なるFe$$_{2}$$CoSi, Co$$_{2}$$FeSi(111)/Ge(111)の結晶軸配向性について検討した。200$$^{circ}$$C以下で行う低温分子線エピタキシャル(MBE)成長によってFe$$_{2}$$CoSi, Co$$_{2}$$FeSi(111)薄膜(膜厚$$sim$$50nm)を成長させた。Ge$$<$$111$$>$$軸での2.0MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$チャネリングを後方散乱角165$$^{circ}$$で測定した。FeとCo原子からの散乱スペクトルは、分離できないために同一チャネルとして評価した。測定は熱振動の影響の少ない40Kで行った。薄膜のエピタキシャル成長の軸配向性の評価に重要な軸チャネリングの最小収量($$chi$$$$_{min}$$)はそれぞれ3.2%と2.0%、チャネリング半値角($$psi$$$$_{1/2}$$)は0.91$$^{circ}$$と0.92$$^{circ}$$であった。最小収量($$chi$$$$_{min}$$)付近のばらつきは、Fe$$_{2}$$CoSi, Co$$_{2}$$FeSi格子中の各サイトを占有するCo(A, C)とFe(B)原子の乱れによるものと推測される。講演では、($$chi$$$$_{min}$$, $$psi$$$$_{1/2}$$)とDebyeモデルとBarrette-Gemmellモデルから計算した原子の静的変位を用いて両者の違いを議論する。

口頭

Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si/Geエピタキシャル薄膜のイオンビーム解析

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

no journal, , 

本研究ではGe(111)面上にエピタキシャル成長させた膜厚50nmのCo$$_{2}$$Mn$$_{0.5}$$Fe$$_{0.5}$$Si(以下、0.5CMFS), Co$$_{2}$$Mn$$_{0.25}$$Fe$$_{0.75}$$Si(0.75CMFS)(111)面のイオンチャネリング測定と、DebyeモデルとBarrette-Gemmellモデルによって静的原子変位を評価し、$$<$$111$$>$$軸の結晶性について検討した。イオン散乱測定は2.0MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$イオン,散乱角165$$^{circ}$$で行い、Ge$$<$$111$$>$$軸から$$pm$$5$$^{circ}$$範囲でチャネリングディップ曲線を測定し、最小収量$$chi$$$$_{min}$$と半値角$$psi$$$$_{1/2}$$を決定した。得られた$$chi$$$$_{min}$$は薄膜の最大組成のCo原子の軸チャネリングに、$$chi$$$$_{min}$$付近の急激な収量の増加はFe, Mn原子の$$<$$111$$>$$軸からの原子変位(構造乱れ)によるものと考えられる。0.5CMFSと0.75CMFSを比較すると0.5CMFSの方の$$chi$$$$_{min}$$が小さく、$$psi$$$$_{1/2}$$が大きくなった。これは0.5CMFSが0.75CMFSよりも軸方向のCo原子の構造乱れが小さいことを示す。ヘテロ界面と薄膜内部の$$chi$$$$_{min}$$とCo原子の静的原子変位$$<$$u$$_{s}$$$$>$$をFe組成でまとめると、界面では0.75CMFSのところで軸配向性が劣化しているが、薄膜内部では他との差が小さいことが分かった。これは、界面から成長が進むにしたがって、$$<$$111$$>$$軸周りでの結晶性を改善する物理過程が存在することを示唆している。

口頭

Fe$$_{3}$$Si/Si(111)ヘテロ界面の軸配向性の評価

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 水城 達也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

no journal, , 

ホイスラー合金Fe$$_{3}$$Siは、スピンFETのソース電極およびドレイン電極の候補の一つである。本研究では、Fe$$_{3}$$Si/Siの熱安定性を明らかにするために、ラザフォード後方散乱(RBS)/チャネリング法を用いて、アニール温度によるFe$$_{3}$$Si/Si試料の結晶軸配向性について検討した。低温MBE法によって膜厚50nmのFe$$_{3}$$SiをSi(111)上に成長させ、赤外線ランプアニールにより高真空中にて100$$^{circ}$$C及び200$$^{circ}$$Cで2時間アニールをした。各試料についてチャネリングディップ曲線を測定し、軸配向性を評価する最小収量($$chi$$$$_{min}$$)と半値角($$psi$$$$_{1/2}$$)を求めた。これまでの研究により、Fe$$_{3}$$Si/Si未アニール試料の$$chi$$$$_{min}$$は18%であり、$$psi$$$$_{1/2}$$は0.99$$^{circ}$$であることが明らかとなっている。100$$^{circ}$$C及び200$$^{circ}$$CでアニールしたFe$$_{3}$$Si/Si試料の$$chi$$$$_{min}$$はそれぞれ19%と20%であり、$$psi$$$$_{1/2}$$は0.85$$^{circ}$$と0.83$$^{circ}$$であった。未アニール試料と200$$^{circ}$$Cアニール試料を比較すると$$chi$$$$_{min}$$が2 %程度増大し、$$psi$$$$_{1/2}$$が0.16$$^{circ}$$程度減少した。これは、アニールをしたことで界面での結晶性が乱れたためであると推測される。講演ではチャネリングパラメータ($$chi$$$$_{min}$$$$psi$$$$_{1/2}$$)とDebyeモデルおよびBarette-Gemmellモデルから原子の静的変位$$<$$u$$_{s}$$$$>$$の計算結果、およびRBSスペクトルからFe$$_{3}$$Si薄膜内部の組成比の変化、界面における拡散の程度からアニールの影響について考察する。

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