Three-dimensional spin information mapping by spin noise spectroscopy

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18861
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Adachi Satoru 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10221722)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小田島 聡 北海道大学, 電子科学研究所, 特任准教授 (20518451)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 電子・核スピン結合系 / 核スピンエンジニアリング / 量子メモリ

Outline of Final Research Achievements

In obtaining fundamental physical property data of bulk AlGaAs samples by time-resolved Kerr rotation spectroscopy and all-optical nuclear magnetic resonance measurements, we detected that the electron g-factor, nuclear spin formation time, nuclear spin relaxation time, etc. are significantly different compared to GaAs (Al=0.0.) In three samples with different Al density, the fundamental parameters of the spin coupling system The fundamental parameters of the dynamics were found to be very different, but can be explained by the same formation model. These data are of great academic significance because they can be compared with data from spin noise spectroscopy and used to discuss the difference between thermal equilibrium and nonequilibrium states. The success in obtaining spin noise spectra, albeit with low S/N, is a major step toward improving this method.

Free Research Field

半導体光物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スピンノイズ分光は平衡状態の電子スピン集団の総量，ｇ因子，緩和時間などの情報を与える画期的な線形分光の１つである．本研究では，スピンノイズ分光の長所の一端を解明したに過ぎないが，スピンノイズスペクトルの取得に成功したことは日本で同様の研究が無いことを考慮すると端緒に着けたと考えている．その意味で学術的意義は挑戦的研究萌芽としては十分である．また社会的意義，すなわち応用としての側面は，近年研究が盛んなスピン量子ビットを使用する量子メモリ・中継器開発においてコヒーレンス時間の上限を決める測定法として活用できる点にある．今後もこの手法を継続して発展させ，学術的，社会的意義を増大させる．