2020 Fiscal Year Annual Research Report
Nanostructure physics explored by optically detected time-resolved magnetic imaging.
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17H01037
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
遊佐 剛 東北大学, 理学研究科, 教授 (40393813)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 半導体物性 / 磁気イメージング / 超高速分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、光検出核磁気共鳴を基礎としてイメージング測定に拡張した光検出磁気イメージング(MRI)を、時間分解測定と組み合わせることで、物理現象の「動き」を可視化できる光検出時間分解MRIを確立し、従来の限られた材料系(ＧａＡｓ系半導体)だけでなく、紫外～赤外に光応答を持つさまざまな物質に適用することで、より汎用性の高い測定技術へと進化させることである。
2020年度はレーザーパルスと電圧パルスを同期させてフォトルミネッセンスを取得する際に共焦点顕微鏡を用いる走査型偏光分光ストロボスコープ顕微鏡を開発した。これは数ps幅の光パルスと数ns幅の電圧パルスを精密に同期させ、偏光子や対物レンズなどの低温光学系を用いて偏光依存の顕微測定を行うというもので、極低温強磁場下(数10mK、磁場14T)の試料からフォトルミネッセンスを集光し、室温の分光器およびCCDでスペクトルを取得するという本研究の独自技術である。この手法により、整数nu=1と分数n=1/3の量子ホール状態でエッジの励起状態が空間的にどのように伝搬していくか、数100ピコ秒スケールでイメージングすることに成功した。また、時間分解カー回転顕微鏡を用いて、さまざまなスピンヘリシティーの輸送現象(パーシステントスピンヘリックス, PSH)のイメージングに成功した。外部電場と外部磁場を制御することによって、1. PSH, 2. 磁場PSH, 3. ドリフトPSH, 4. トラベリングPSHなどに分類できるこことを示すなど複数の論文にまとめた。一方、ダイカルコゲナイド系の研究についてはイギリスノッティンガム大学との共同研究で進めており、コロナの影響で海外渡航が制限されたため、測定が大きく制限されたことは非常に残念である。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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