Development of a spin-imaging system using heterodyne detection technique

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22139
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
• Research Institution: Kitasato University (2021); Tohoku University (2019-2020)
• Principal Investigator: Mitsumori Yasuyoshi 北里大学, 理学部, 教授 (70375153)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: ヘテロダイン検波 / スピン / カー回転

Outline of Final Research Achievements

Recently, it has been important to study spin dynamics in microscopic systems for quantum information processing. In this research project, we proposed and demonstrated a transient photoinduced Kerr rotation spectroscopy technique using a heterodyne detection scheme. We realized to observe spin dynamics in a single quantum dot, which shows an extremely small Kerr rotation angle. We also developed basic technique for measuring spin images using the heterodyne detection scheme.

Free Research Field

半導体光物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で提案・開発したヘテロダイン検波型カー回転測定法は微小領域の微小カー回転角測定を実現するものである。この測定法はサンプルに特別な加工等が必要なく、非常に汎用性の高い分光法である。また、周波数の異なる複数のプローブ光を同時にサンプルにマッピングして照射し、ヘテロダインシグナルの周波数の違いを利用し、スピンの空間分布を再構築するスピンイメージング測定を行うことも可能である。このため、半導体分光のみならず、他の分光学的研究においても有効な手法であると考えられる。