2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of a spin-imaging system using heterodyne detection technique
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19K22139
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
三森 康義 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (70375153)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 佳宏 上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (50372462)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | ヘテロダイン検波 / スピン / カー回転 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、量子情報通信や記憶素子開発において固体中の電子・核スピンの利用が注目を集めている。そこではスピン軌道相互作用、交換相互作用などを利用し、スピン輸送・伝導によるスピン制御・マクロスコピックな核スピン偏極等がなされ、実空間からのスピンダイナミクスの測定が重要な研究手法となっている。本研究では高感度・短時間イメージング測定を実現するヘテロダイン検波型の光誘起カー回転イメージング分光法の開発を目的している。本年度は、単一プローブパルスによるヘテロダイン検波型光誘起カー回転分光法におけるカーシグナルの光増幅効果に関して検証を行った。具体的にはヘテロダイン検波を行う際にプローブ光と合波する参照光(ローカルオシレータ)の強度を変化させ、ヘテロダインカーシグナルの出力依存性の測定を行った。ヘテロダインカー回転の測定原理ではヘテロダインカーグナルの出力は参照光強度に対して２乗の強度依存性を示すことが設計上、明らかになっている。この依存性に関して測定を行い、検証を行った。また、理論的な測定原理、構築した実験系で測定した単一量子ドットのカー回転測定、ヘテロダインカー回転測定におけるカーシグナルの光増幅効果、ポンプ‐プローブ分光法への拡張性を論文としてまとめ、出版した。さらに、光誘起カーイメージング測定を行う予備実験中にGaAs系量子井戸中の光励起スピンの拡散長に励起波長依存性が存在することが新しい物理的知見として観測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在、光誘起カー回転のイメージング測定を手掛けている。サンプルに数種類のGaAs系量子井戸を対象に行っているが、光励起電子スピンの拡散長の基礎データ取得中において、新しい物理的知見としてスピン拡散長に励起波長依存性が観測された。このため、イメージング測定を行う際の測定条件の導出を綿密に行う必要が生じ、時間を要している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、プローブパルスの数を増やし、ヘテロダイン検波型のカーイメージング分光法の技術的確立を行う。イメージングを行うサンプルはGaAs系量子井戸中の励起子拡散に起因するスピン拡散、また、半導体2次元電子ガスのスピン流のイメージング測定を行い、ヘテロダイン検波型カーイメージング分光法の優位性を示すと同時に光励起電子スピンの拡散長の励起波長依存性に関しても解明を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
スピンイメージング行うサンプルの物理的パラメータの取得に時間を要したため。今後はイメージングを取得する測定パラメータを最適化する光学系の購入と論文の掲載料等に充てる。
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