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2010 Fiscal Year Annual Research Report

量子ドットスピンレーザー

Research Project

Project/Area Number 22221007
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

村山 明宏  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (00333906)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 末岡 和久  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60250479)
Keywordsナノ構造作製 / 量子ドット / ナノ光デバイス / スピンデバイス / ナノ表面・界面
Research Abstract

固体電子回路における電子スピン情報を光伝送するための新しい光デバイスであるスピンレーザーの実現を目指して、レーザー光発振中に電子スピン状態を維持することが可能な半導体量子ドットを活性領域とする「量子ドットスピンレーザー」を研究する。
平成22年度は、主要な研究課題である半導体量子ドット層と接合する金属強磁性体の原子層制御エピタキシャル成長に関する準備を行った。そのため、化合物半導体分子線エピタキシーチャンバーと超高真空金属磁性体蒸着チャンバーを超高真空基板搬送システムで連結した「複合型超高真空エピタキシーシステム」を平成23年2月に導入した。その後、立ち上げ調整と基本性能の確認を実施した。
また、半導体表面における金属強磁性体ナノ構造スピン電極作製のため、電子ビームリソグラフィーを用いて半導体薄膜表面にスパッタした金属薄膜の微細加工を行った。その結果、200nm四方で四隅が10nmの精度で直角に加工された電極構造の作製に成功した。さらに、STM/NC-AFMシステムにより、半導体表面および金属強磁性体薄膜表面のナノスケールでの形態観察とその強磁性スピン状態の計測を行った。
半導体量子ドットに対する高効率電子スピン注入プロセスを確立するため、希薄磁性半導体薄膜と自己組織化量子ドットからなる複合ナノ構造を分子線エピタキシーにより作製した。希薄磁性半導体において光励起したスピン偏極電子の量子ドットへのスピン注入ダイナミクスを、磁場中スピン分解ピコ秒発光分光システムにより実時間計測し、スピン保存率80%の高効率電子スピン注入を実現した。また、詳しい励起スピン密度依存性より、スピン保存電子トンネルとスピン非保存電子伝導が注入時のスピン保存率に与える影響を定量的に明らかにした。

  • Research Products

    (13 results)

All 2011 2010 Other

All Presentation (11 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Cs/InAs(110)表面の局所トンネル分光に見られる負性微分コンダクタンス2011

    • Author(s)
      岡部泰志
    • Organizer
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大,(厚木市、神奈川県)(講演会中止・発表成立)
    • Year and Date
      20110300
  • [Presentation] Siナノディスク2次元アレイにおけるピコ秒キャリアダイナミクス2011

    • Author(s)
      木場隆之
    • Organizer
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大(厚木市、神奈川県)(講演会中止・発表成立)
    • Year and Date
      20110300
  • [Presentation] バイオテンプレートにより作製したSiナノディスクアレイの発光特性2011

    • Author(s)
      水島佳也
    • Organizer
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大(厚木市、神奈川県)(講演会中止・発表成立)
    • Year and Date
      20110300
  • [Presentation] InGaN薄膜表面におけるAuナノ構造の作製と光学特性2011

    • Author(s)
      中治光童
    • Organizer
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大(厚木市、神奈川県)(講演会中止・発表成立)
    • Year and Date
      20110300
  • [Presentation] 半導体量子ドットにおけるスピン注入ダイナミクスの励起スピン密度依存性2010

    • Author(s)
      田村宣裕
    • Organizer
      第15回半導体スピン工学の基礎と応用に関する研究会
    • Place of Presentation
      筑波大(つくば市、茨城県)
    • Year and Date
      2010-12-20
  • [Presentation] 希薄磁性半導体量子井戸におけるスピン光スイッチの動作特性とスピン緩和2010

    • Author(s)
      山崎達誌郎
    • Organizer
      第15回半導体スピン工学の基礎と応用に関する研究会
    • Place of Presentation
      筑波大(つくば市、茨城県)
    • Year and Date
      2010-12-20
  • [Presentation] 半導体量子ドットにおけるスピン注入ダイナミクスのバリア膜厚依存性2010

    • Author(s)
      田村宣裕
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大(長崎市、長崎県)
    • Year and Date
      2010-09-14
  • [Presentation] 希薄磁性半導体量子井戸のスピン光スイッチ特性2010

    • Author(s)
      山崎達誌郎
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大(長崎市、長崎県)
    • Year and Date
      2010-09-14
  • [Presentation] 希薄磁性半導体ZnMnSeと積層したCdSe自己組織化量子ドットにおける界面原子構造2010

    • Author(s)
      村山明宏
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大(長崎市、長崎県)
    • Year and Date
      2010-09-14
  • [Presentation] Scanning tunneling spectroscopy studies of negative differential resistance on Cs/InAs (110)2010

    • Author(s)
      T.Mizuno
    • Organizer
      18th International Vacuum Congress
    • Place of Presentation
      北京国際会議センター(北京、中国)
    • Year and Date
      2010-08-24
  • [Presentation] Charge localization in Fe_3O_4(001) surfece studied by Non-contact Atomic Force Microscopy2010

    • Author(s)
      T.Mizimo
    • Organizer
      13th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
    • Place of Presentation
      石川音楽堂(金沢市、石川県)
    • Year and Date
      2010-07-31
  • [Book] 自己組織化量子ドットにおける高効率スピン注入とその制御技術(量子ドットエレクトロニクスの最前線)2011

    • Author(s)
      村山明宏
    • Total Pages
      11
    • Publisher
      株式会社エヌティーエス
  • [Remarks]

    • URL

      http://processing.ist.hokudai.ac.jp/

URL: 

Published: 2013-06-26  

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