Studies on hyperpolarized nuclear spins in semiconductors

2011 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20540323
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: GOTO Atushi 独立行政法人物質・材料研究機構, 極限計測ユニット, 主幹研究員 (30354369)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): HASHI Kenjiro 独立行政法人物質・材料研究機構, 極限計測ユニット・強磁場NMRグループ, 主任研究員 (00321795) ; SHIMIZU Tadashi 独立行政法人物質・材料研究機構, 極限計測ユニット・強磁場NMRグループ, グループリーダー (00354366)
• Project Period (FY): 2008 – 2011
• Keywords: 半導体物理 / 光物性 / 核磁気共鳴 / 光ポンピング / 動的核偏極

Research Abstract

We have investigated the characteristics of the optically hyperpolarized nuclear spin systems in compound semiconductors using the optical-pumping nuclear-magnetic-double-resonance system developed for this study. The results obtained have led us to the following conclusions :(1) Single resonance NMR experiments under the light illumination have revealed that there exist multiple processes for the optical nuclear hyperpolarizations, which can be distinguished by the comparison of the buildup times of the nuclear spin polarizations at different nuclear sites.(2) Double resonance NMR experiments under the light illumination have manifested a new phenomenon, i. e., optically induced nuclear spin-spin couplings in semiconductors.

Research Products

• [Journal Article] Optical-pumping double nuclear-magnetic-resonance system with a Gifford-McMahon cryocooler (2011)
  • Author(s): Atsushi Goto, Shinobu Ohki, Kenjiro Hashi and Tadashi Shimizu
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: Vol.50 Pages: 126701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical switching of nuclear spin-spin couplings in semiconductors (2011)
  • Author(s): Atsushi Goto, Shinobu Ohki, Kenjiro Hashi and Tadashi Shimizu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: Vol.2 Pages: 378
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temperature dependence of the optical nuclear orientation in InP (2009)
  • Author(s): Atsushi Goto, Seiichi Kato, Ivan Turkevych, Shinobu Ohki, Tadashi Shimizu, Kenjiro Hashi, Kanji Takehana, Tadashi Takamasu and Hideaki Kitazawa
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: Vol.150 Pages: 022018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surface-sensitive NMR in optically pumped semiconductors (2008)
  • Author(s): Atsushi Goto, Tadashi Shimizu, Kenjiro Hashi and Shinobu Ohki
  • Journal Title: Applied Physics A : Materials Science & Processing Volume: Vol.93 Pages: 533-536
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 光ポンピング法を偏極源とした固体超偏極技術の開発 (2012)
  • Author(s): 後藤敦、端健二郎、大木忍、清水禎
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(兵庫県)
  • Year and Date: 20120324-27
• [Presentation] 光ポンピング法を偏極源とした固体超偏極NMRの開発 (2012)
  • Author(s): 後藤敦、端健二郎、清水禎、大木忍
  • Organizer: NIMS先端計測シンポジウム2012
  • Place of Presentation: 物質・材料研究機構(茨城県)
  • Year and Date: 2012-02-23
• [Presentation] 光ポンピング法を偏極源とした固体超偏極技術の開発 (2011)
  • Author(s): 後藤敦、大木忍、端健二郎、清水禎、瀧澤智恵子、加藤誠一、北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会第66会年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県)
  • Year and Date: 20110325-28
• [Presentation] Controlling hyperpolarized nuclear spins in optically pumped semiconductors (2010)
  • Author(s): Atsushi Goto, Chieko Takizawa, Seiichi Kato, Shinobu Ohki, Kenjiro Hashi, Tadashi Shimizu, Naoki Ikeda and Yoshihisa Sugimoto
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies(Pacifichem) 2010
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, U. S. A.
  • Year and Date: 20101215-20
• [Presentation] 半導体における動的核偏極技術の開発V (2010)
  • Author(s): 後藤敦、清水禎、端健二郎、大木忍、瀧澤智恵子、加藤誠一、北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府)
  • Year and Date: 20100921-24
• [Presentation] 半導体における動的核偏極技術の開発 (2010)
  • Author(s): 瀧澤智恵子、後藤敦、端健二郎、清水禎、大木忍、加藤誠一、池田直樹、杉本善正
  • Organizer: 第47回固体NMR・材料フォーラム
  • Place of Presentation: 神戸製鋼所創造技術研究所(兵庫県)
  • Year and Date: 20100510-11
• [Presentation] 半導体における動的核偏極技術の開発IV (2010)
  • Author(s): 後藤敦、清水禎、端健二郎、大木忍、瀧澤智恵子、加藤誠一、北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山市)
  • Year and Date: 20100320-23
• [Presentation] 半導体における動的核偏極技術の開発II (2009)
  • Author(s): 後藤敦、清水禎、端健二郎、大木忍、瀧澤智恵子、加藤誠一、北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学(東京都)
  • Year and Date: 20090327-30
• [Presentation] 半導体における動的核偏極技術の開発 (2008)
  • Author(s): 後藤敦、清水禎、端健二郎、大木忍、瀧澤智恵子
  • Organizer: 第47回NMR討論会
  • Place of Presentation: 筑波大学(茨城県)
  • Year and Date: 20081112-14
• [Presentation] 半導体における動的核偏極技術の開発 (2008)
  • Author(s): 後藤敦、端健二郎、清水禎、大木忍、瀧澤智恵子
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋期大会
  • Place of Presentation: 岩手大学(岩手県)
  • Year and Date: 20080920-23
• [Presentation] Temperature dependence of the optical nuclear orientation in InP (2008)
  • Author(s): Atsushi Goto, Seiichi Kato, Ivan Turkevych, Shinobu Ohki, Tadashi Shimizu, Kenjiro Hashi, Kanji Takehana, Tadashi Takamasu and Hideaki Kitazawa
  • Organizer: 25th International Conference on Low Temperature Physics
  • Place of Presentation: Amsterdam, The Netherlands
  • Year and Date: 20080806-13
• [Presentation] InPにおける核スピンの偏極と偏極移動 (2008)
  • Author(s): 後藤敦、清水禎、端健二郎、大木忍、瀧澤智恵子
  • Organizer: 第43/8回固体NMR・材料フォーラム
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2008-05-12
• [Remarks] [雑誌論文](2)について(1)ネイチャーリサーチハイライトに選定: 2011年7月.
• [Remarks] (2)紹介記事: Nature Photonics 5(2011) 513.
• [Remarks] (3)関連記事: NIMS NOW 11, No.7(2011) p. 10.
• [Patent(Industrial Property Rights)] 陽極酸化用治具とナノ加工法 (2009)
  • Inventor(s): 加藤誠一、後藤敦、瀧澤智恵子
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人物質・材料研究機構
  • Industrial Property Number: 特許、特願2009-167739
  • Filing Date: 2009-07-16