2010 Fiscal Year Annual Research Report
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22226001
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Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
新田 淳作 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00393778)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
手束 展規 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40323076)
好田 誠 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00420000)
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| Keywords | 相対論的効果 / スピン軌道相互作用 / スピン注入・生成 / スピン検出 / スピントロニクス |
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| Research Abstract |
スピン軌道相互作用は、電子が電場中を高速に運動することにより、電場が磁場に変換される相対論的な効果である。この変換された磁場を用いることにより電子スピンを生成・制御・検出する要素技術を確立し、新しい原理で動作するスピンデバイスを創製することを目的として研究を行っている。スピン生成に関しては、スピン偏極率の高いホイスラー合金を用いた磁性体から半導体へのスピン注入と磁性体/半導体界面の最適化を行い、ハンル効果を測定することによりスピン注入を示唆する結果を得た。また、スピン軌道相互作用の強いInGaAs系ヘテロ構造を用いた量子ポイントコンタクトを作製し、ゼロ磁場中でスピン縮退の解けた量子化コンダクタンスプラトーが形成されることを見出した。この結果は、磁場や磁性体を用いずにスピン偏極した電子が生成されることを示唆している。
これまでの研究によりInGaAs系二次元電子ガスをリング列に微細加工したスピン干渉デバイスを作製し、スピン干渉がゲート電場で変調できることを確認している。このスピン干渉デバイスに面内磁場を印加することによりスピン干渉の位相が系統的にシフトすることを見出した。この結果は、スピン軌道相互作用が作る有効磁場と面内磁場の競合による幾何学的位相の変調によると解釈される。スピン軌道相互作用の作る有効磁場は電子の運動量方向に依存するため散乱によりその方向を変え、スピン緩和をもたらす。スピン緩和を抑制するには、起源の異なる2つのスピン軌道相互作用を用いることが有効であり、結晶方位の異なる細線構造を用いることによりDresselhausスピン軌道相互作用を定量的に見積もる方法を検討した。
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