2008 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Creation and control of spin current |
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| Project/Area Number |
19048008
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大野 裕三 Tohoku University, 電気通信研究所, 准教授 (00282012)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宗片 比呂夫 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (60270922)
安藤 康夫 東北大学, 工学研究科, 教授 (60250726)
永長 直人 東京大学, 工学系研究科, 教授 (60164406)
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| Keywords | スピン流 / スピン・軌道相互作用 / 強磁性半導体 / 金属多層膜 / 半導体光物性 |
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| Research Abstract |
「スピン流と光物性」班では、光とスピンとの関によって生じるさまざまな理現象を探求し、光によるスピン流制御を推し進めてデバイス応用可能な機能発現を目指しており、
(1) 半導体量子構造における核スピンの光制御・検出
(2) 強磁性半導体における光磁化の解明と制御
(3) 金属多層膜系におけるスピン流と磁気緩和の光学的検出
(4) 光・電子スピン結合の理論
の課題について研究を実施している. 以下に本年度の「スピン流と光物性」に関する成果を記す.
(1) GaAs/AlGaAs量子井戸構造中の核スピンコヒーレンスの光検出を実証した。スピン3/2の^<75>Asを対象に量子ゲート操作に用いられる多重NMRパルス列を印加し, NMRスペクトルの光検出を行って多準位核スピン系の位相制御を検証した。
(2) 面直および面内磁化薄膜を電極とするスピンLEDを作製し、面直、端面発光型の両素子で、残留磁化を利用した円偏光エレクトロルミネッセンスを得た。強磁性半導体(Ga, Mn)Asの磁化が光励起の非熱的過程で歳差運動を行うことを発見した。異方性磁場の大きさや磁化ダンピング定数を決定した。さらに、複数パルス光で磁化運動のコヒーレント制御を実現した。
(3) ポンププローブ法を用いて, ピコセカンド領域のスピンダイナミクスを検出するための光学系を構築した. パーマロイおよびホイスラー合金を用いて装置の動作の検証を行った結果, ピコセカンド領域においてレーザー照射後の磁化の減少に伴うカー効果信号の急激な減少, 及び磁化の回復に伴うスピンの歳差運動の検出に成功した.
(4) スピンと伝導電子が結合した2重交換模型において、光励起後のスピンの古典ダイナミックスと電子の量子ダイナミックスを数値的に調べた。その結果、スピンの運動の時空構造と電子の量子状態が自己組織化を起こし. それにともなって非断熱量子遷移が起きることが明らかになった。
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