2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of sensitive charge-pumping spin-resonance method and its application to spin control in electron-pair recombination process
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15K13970
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
小野 行徳 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80374073)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土屋 敏章 島根大学, 総合理工学研究科, 教授 (20304248)
堀 匡寛 静岡大学, 電子工学研究所, 講師 (50643269)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | チャージポンピング / 電子スピン共鳴 / シリコン酸化膜界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、我々が培ってきた単一電荷転送と単一欠陥評価の独自技術をベースとして、これに電子スピン共鳴の技術を融合させることにより、新規な欠陥評価手法「高感度チャージポンピング・スピン共鳴法」を確立し、この新手法を基軸として、「電子対転送」のメカニズム解明に取り組み、「室温動作が可能な単一電荷、単一スピン制御技術」確立を目指すものである。
前年度、チャージポンピング（CP）とEDMR（Electrically detected magnetic resonance）を組み合わせたCP-EDMR法の立ち上げに成功したことを受け、今年度は、同手法の高感度化を行った。電流アンプの時定数を変調することにより低電流での観測が可能となり、これにより、シリコンMOSトランジスタを用いて、SiO2/Si界面欠陥のCP-EDMRの観測に世界で初めて成功した。現在、検出スピン数の下限値は1000スピン程度であるが、CPを高周波で行うことにより単一スピンの検出が可能であるとの見通しが得られた。
また、CP-EDMR法で用いるゲート電圧パルスを変調することにより、エネルギー分光が可能であることを実証するとともに、再結合電流に同期した電子放出電流を観測した。これは同手法によりスピン相関を観測することができることを初めて示すものである。
さらに、silicon-on-insulator (SOI) p-i-nダイオードに、実時間CP法を適用し、単一スピンの検出により適していると考えられるSOIデバイスにおけるCP電流の伝導メカニズムを明らかにした。
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