半导体物理中的新发现

东京大学研究小组发现异常的行为，在固体物理学中的当前理解成反比。当半导体成为铁磁掺杂磁性原子时，电子波的是突然恢复秩序在半导体。这不能解释的传统固态物理学理论。这项研究可能表明对发展高速量子自旋电子学器件的路线。

在半导体和许多其他固态材料，电流被通过移动电子或空穴 （即，本质上是带正电填充的电子海洋中的”孔”）。这种移动的电子和空穴被称为载体和表现得像波，所以称为波函数。为了提高半导体器件的性能，这是非常重要的以制止这种紊乱 （或加强的次序，所以叫做一致性） 的传播波 （波函数） 的电子和空穴。波函数的一致性常常是”载流子迁移率”一词所表示的。它一直增加载流子迁移率，以实现高性能的半导体器件的重大问题。掺杂半导体中的杂质原子是一种常用和不可或缺的技术，打造移动电子或空穴，从而以减少阻力并流电流半导体中的。然而，随着杂质浓度的增加，电子和空穴的波函数是更强烈不安，连贯性和迁移率下降，然后设备性能会降低。这是一个基本的问题，基于传统的固体物理和半导体物理，长时间的理解。

研究组的项目研究员入谷宗太，副教授 Shinobu Ohya 和工程东京大学研究生院教授 Masaaki 田中掺杂半导体砷化镓 (GaAs) 磁性杂质锰 (Mn) 原子。他们使用一种独特的技术，系统地研究了各种锰浓度锰掺杂 GaAs 样品中如何强烈能被干扰的孔的波函数。当锰浓度低于 0.9%，波函数的干扰变得更强和孔的连贯性的消失作为锰浓度的升高，预计。然而，当锰浓度超过 0.9%，半导体成为铁磁，突然抑制干扰的波函数和加强的孔的连贯性。这是相反的一致性随着杂质浓度增大而减小的传统固态物理学预测行为。贴片加工

这种现象的起源还不完全理解。然而，它被认为诱导的 Mn 掺杂的 GaAs 中的自旋方向的对齐方式。在将来，这一发现预计将导致利用长时间相干性的电子和半导体中的空穴的高速量子自旋电子学器件。

田中说:”在本研究中，我们发现，通过掺杂磁性半导体中的杂质，载体 （孔） 的散射显着抑制和孔 （所谓的一致性） 的顺序突然增加的铁磁性，那是一个完全意外的发现，发病”。他接着说，”这是因为铁磁半导体时恢复的价带，在那里运行的孔，秩序。尽管半导体物理研究历史悠久，这种现象不能理解的传统理论，指示有仍未知的现象。虽然实际应用有待于实现，这一结果可能导致使用铁磁半导体量子自旋电子学器件中的应用。

穆内塔，进行了大部分的实验，说:”我已经兴趣自旋电子学和研究铁磁半导体，因为我是本科和研究生的学生，但这是首次发现我有一种耐人寻味的和意想不到的现象。他接着说，”因为它违背常识，起初我觉得实验失败了。但是，同时也感觉到，可能有有意义的事情因为这种现象发生在发病的铁磁过渡。然后，我准备了很多样品，进行多项实验非常认真，所以花了几年来完成这项研究，并完成论文写作。现在我深信在结果中，高兴地发布。