2019 Fiscal Year Research-status Report
電場ベクトル制御技術を駆使した超高速スピン輸送制御
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18K03487
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 宙陛 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (60724127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三沢 和彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80251396)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザー / 位相制御 / 偏光制御 / 半導体 / トポロジカル絶縁体 / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は伝導電子の位相とスピン状態を光の位相と偏光状態を制御することによって操作する究極的な光-キャリア制御を目指す試みである。まず対象物質として選んだ半導体量子井戸構造においては照射する直線偏光パルス電場の偏光回転を独自の位相制御技術で任意に操作することで、伝導電子の流れる方向を制御することに成功した。この成果はスピンガルバニック効果と呼ばれる現象をラマン過程を経由して引き起こした最初の例として論文発表した。
照射する光の位相制御を行う際、光パルス間の位相安定性が問題となった。そこで光パルス間に位相変調を施し、光パルス対を一部取り出し位相をモニターする機構を開発した。これによって位相を安定させる必要はなくなり、さらに各位相差における測定値も得られるようになった。
最終的な目標として掲げたトポロジカル絶縁体のスピン電流の制御を実現するために本研究課題は国際共同研究加速基金へと発展させた。台湾国立交通大学と台湾国立成功大学の間で国際共同研究体制を構築し、試料の作製と測定をフィードバックさせながら目標に進む体制に強化した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
半導体量子井戸構造を用いた実験では本研究で開発された光パルスの偏光と位相制御の手法が効果を発揮し、半導体伝導電子のスピンを選択的に流すことに成功した。そのこと自体の成果に加え最終的な目標であるトポロジカル絶縁体試料におけるスピン流の観測に向け問題点の洗い出し等十分な意義のある知見が得られた。また新規現象をとらえるため試料と測定系の両方の最適化が求められるが国際共同研究関係を構築することで実験系に合わせた試料開発も可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在本研究室では上述の位相変調モニターを搭載した円偏光テラヘルツポンププローブ測定装置を開発している。この装置は交通大学と同時開発し、日本と台湾どちらでも測定できる環境を構築している。成功大学に依頼し作製中の試料は交通大学に持ち込み測定をするか、状況によっては日本に送付してもらい測定をする予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究に高速スコープコーダや解析用コンピュータが必要となったが納期が次年度に超えてしまう可能性があったため繰り越した。次年度にこれら高額な物品を購入する予定である。
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