Spintronics which controls both spin and charge has been actively studied toward realization of new devices with unconventional functions. As an exotic demonstration, modulation of magnetic properties by an electric field has attracted attention to create novel information and data storage devices [1-3]. Ferromagnetic semiconductor (Fe,Zn)3O4 (FZO) that we have noted is a material with a strongly correlated electron system. As the characteristic features, ferromagnetic and anti-ferromagnetic phases are intrinsically separated with several tens of nanoscale. If it is possible to control in one domain behavior in nano-scaled structures, efficiency of magnetism modulation would drastically enhance. In this presentation, I will report a fabrication technique of FZO nano-pillar structure embedded in ferroelectric BiFeO3 (BFO) matrix using self-assembled growth [4] and the results.
電子の持つ電荷とスピンの二つの自由度を制御するスピントロニクスは、従来の原理を超えたデバイスの創出が期待されている。中でも、電界による磁性変調は、物性物理学的な興味や新機能性デバイス創出の観点から注目されている[1-3]。本研究で注目した室温強磁性半導体(Fe,Zn)3O4（FZO）は、強相関電子系材料であり、電子相関により強磁性と反強磁性が数十nmスケールのドメインとして相分離しているため、ナノスケール細線構造に単一ドメインを閉じ込め、制御することが出来れば、電界効果による磁性変調効率の飛躍的な向上が期待される。今回、強磁性半導体FZO-強誘電体 BiFeO3（BFO）の固溶焼結体をレーザーMBEを用いて薄膜化し、従来のリソグラフィーのサイズ限界を超える可能性がある自己組織化成長法[4]により、BFOマトリクス中に埋め込まれたFZOナノピラーチャネルの作製を試みた。発表では、実験結果も踏まえて説明する。