2009 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 東京大学, 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 / 半導体量子構造 / 強磁性共鳴 / スピンホール効果 / 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、光とスピンとの相関によって生じるさまざまな物理現象を探求し、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)n型(110)GaAs/AlGaAs単一量子井戸を用いた電界効果トランジスタ構造において、核スピンのエネルギーおよび位相緩和時間の電子密度依存性を光検出NMR測定より調べ、前者は10倍以上,後者も2倍近く制御可能であることを実証した。
(2) 金属層と(Ga, Mn)As層の界面を介した近接効果で光励起才差運動を実験的に調べた結果、金属層厚の増加とともに有効磁場は減少し、磁化ダンピングは増加し,金属/(Ga,Mn)As間にAlAsスペーサー層を導入した試料で顕しく抑制されることがわかった。これらは、金属/(Ga,Mn)As界面を介してスピン流が存在することを示している。
(3)ポンププローブ法でCo2FexMn1-xSiホイスラー合金薄膜の緩和過程を詳細に調べた.ダンピング定数はx=0.2-0.4付近で0.006程度の低い値を得た.この結果は強磁性共鳴による結果と一致した.一方,psオーダーにおける減磁時間はいずれの試料においても0.2ps程度であった.
(4) トポロジカル絶縁体におけるスピントロニクス機能の理論的開拓を行った。特に3次元トロポジカル絶縁体上に現れるディラック電子に着目し、磁性体、超伝導体などを接合したときに生じる巨大磁気抵抗、新奇な磁化ダイナミックス、マヨラナフェルミオントンネル現象などの理論を発展させた。
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