化合物半導体における動的核偏極と核超偏極状態に関する研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17540306
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 後藤 敦 独立行政法人物質・材料研究機構, 強磁場研究センター, 主幹研究員 (30354369)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 禎 独立行政法人物質・材料研究機構, 強磁場研究センター, 主席研究員 (00354366) ; 端 健二郎 独立行政法人物質・材料研究機構, 強磁場研究センター, 主任研究員 (00321795) ; 飯島 隆広 京都大学, 大学院・理学研究科, 研究員 (20402761)
• Keywords: 半導体物性 / スピンエレクトロニクス / 光物性 / 核磁気共鳴 / 光ポンピング / 動的核偏極 / 交差分極

Research Abstract

本研究は、半導体中における核スピンの動的偏極現象とその結果生ずる核超偏極状態に関する以下の課題を、光ポンピング核磁気共鳴法により研究することを目的としている。
1.電子スピン緩和時間の制御とその動的核偏極への影響の解明
ナノ構造体を用いることにより電子スピン緩和を抑制し、超偏極の発現条件を制御する。
2.核超偏極状態における新たな核スピン間相互作用と特異な秩序状態の解明:
半導体中の核超偏極状態では特異な相互作用や秩序状態を示唆する現象が観測されている。これら新たな相互作用と秩序状態の解明を行う。
これらの課題克服に向け、平成17年度は以下の研究および開発を行った。
1.光ポンピング2重核磁気共鳴装置・プローブの開発
光ポンピングによって生じた超偏極状態における核スピン-核スピン相互作用の研究のため、光ポンピング用の近赤外光と核磁気共鳴用の高周波電磁波(2チャンネル)の同時照射を実現する分光計とプローブの開発に着手した。具体的には、開発済みの光ポンピング1重核磁気共鳴装置・プローブの2重共鳴化を進めた。
2.化合物半導体InPの核超偏極状態における2重核磁気共鳴測定
化合物半導体InPの核超偏極状態における核スピン間相互作用を測定した。具体的には、超偏極状態における交差分極法の測定を行った。この手法により、^<115>Inと^<31>Pの間に働く磁気的相関が観測された。今後、この測定を円偏光照射時と非照射時で比較することにより、超偏極状態における核スピン間の磁気的相互作用を研究する予定である。