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2014 Fiscal Year Annual Research Report

電流ゆらぎ測定によるスピン依存伝導の検出とその制御

Research Project

Project/Area Number 13J00185
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

西原 禎孝  京都大学, 理学研究科, 特別研究員DC2

Keywords電流ゆらぎ / 量子ポイントコンタクト / 電子発熱
Outline of Annual Research Achievements

近年、量子効果を積極的に利用した素子の開発が積極的に行われており、中でも、スピン軌道相互作用が強く働くInGaAs半導体を母材料とする素子が注目を集めている。このInGaAsを微細加工したメゾスコピック素子は、スピンに依存する特徴的な電子輸送現象が現れることから、現在盛んに研究が行われている。一方で、メゾスコピック系に現れる量子効果を検出する手段として、電流の時間的なゆらぎ、すなわち電流雑音が注目されている。中でも、伝導電子の分配過程に起因するショット雑音は、電子の挙動に関する詳細な情報を内包しており、これを用いることで、例えば、素子を伝導する電子のスピンに関する情報を得られることが予想される。本研究では、InGaAsに作製した量子ポイントコンタクト(QPC)においてスピン分極した電流を生成し、ショット雑音によるその分極率の検出を目指した。
これまでの研究で、InGaAs上のQPCにおけるショット雑音測定からスピン分極率の導出に成功したが、それと共に高伝導度領域においてショット雑音が理論で予測される値より大きくなる様子が見られた。基礎応用両面からこの現象の詳細な理解は重要であるため、その検証に当たって、非常に高い移動度をもつクリーンなGaAsに作製したQPCにおけるショット雑音測定を行った。その結果、このショット雑音の増大が電子発熱によるのもであるとする先行研究を支持する振舞いが得られると共に、その発熱のメカニズムに関する知見が得られた。この高移動度QPCにおける電子発熱の検証に関して、2度の国内学会での発表と、1度の国際会議における口頭発表を行った。

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Avalanche electron bunching in Corbino disk in quantum Hall effect breakdown regime2014

    • Author(s)
      K. Chida, T. Hata, T. Arakawa, S. Matsuo, Y. Nishihara, T. Tanaka, T. Ono, and K. Kobayashi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Pages: 235318-1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.89.235318

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Leak current estimated from the shot noise in magnetic tunneling junctions2014

    • Author(s)
      T. Tanaka, T. Arakawa, M. Maeda, K. Kobayashi, Y. Nishihara, T. Ono, T. Nozaki, A. Fukushima, S. Yuasa
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 105 Pages: 042405-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4891556

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 超高移動度量子細線における電流雑音の増大の観測2014

    • Author(s)
      西原禎孝, 小野輝男, 荒川智紀, 田辺賢士, 田中崇大, 則元将太, 小林研介, Thomas Ihn, Clemens Rössler, Klaus Ensslin
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2014-09-19
  • [Presentation] 高移動度二次元電子系に作製された量子細線における電流揺らぎの測定Ⅱ2014

    • Author(s)
      西原禎孝, 小野輝男, 荒川智紀, 田辺賢士, 田中崇大, 則元将太, 小林研介, Thomas Ihn, Clemens Rössler, Klaus Ensslin
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知)
    • Year and Date
      2014-09-09
  • [Presentation] Precise shot noise measurement in a clean quantum point contact2014

    • Author(s)
      Y. Nishihara, T. Ono, T. Arakawa, T. Tanaka, S. Norimoto, K. Kobayashi, T. Ihn, C. Rössler, K. Ensslin
    • Organizer
      ICPS2014
    • Place of Presentation
      USA, テキサス州, オースティン
    • Year and Date
      2014-08-12

URL: 

Published: 2016-06-01  

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