2014 Fiscal Year Annual Research Report
低温強磁場下での時間分解顕微カー回転計測による光誘起スピン偏極電子輸送の研究
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24540315
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
三野 弘文 千葉大学, 普遍教育センター, 准教授 (40323430)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 光誘起スピン偏極 / スピンイメージング / 半導体量子井戸 / スピン緩和 / 光電流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体二次元電子ガスを対象に、光誘起スピン偏極電子の輸送に関して電子拡散やスピン軌道相互作用に基づく有効磁場の影響について調べることを目的に研究を進めた。光誘起スピン偏極電子の時間・空間応答を液体ヘリウム温度から室温において高感度・高空間分解能で捉える顕微ポンプ・プローブKerr回転測定システムの構築が必要であったためこれを実行した。構築したシステムでは、空間分解能1μm、面内走査領域100μm四方、更にヘテロダイン検波によって数μWの光弱励起下での超高感度スピン計測を実現した。ZnSe/BeTeタイプⅡ量子井戸を対象とした光生成二次元電子のスピンイメージング計測では、異方的拡散がドレッセルハウス効果によることを示したが、定量的な評価において、その他の効果をさらに考慮する必要があることを明らかにした。ｇ因子の小さい系（GaAs量子井戸）、大きい系（CdMnTe量子井戸）についてもスピンイメージング計測を実行したが、スピン緩和時間が短く（ナノ秒未満）、特徴的なスピン輸送を明確に捉えるには至らなかった。しかしながら、後者の希薄磁性半導体量子井戸では、温度上昇でCdTeの電子スピン（－のg因子）に対するMnのスピン偏極の影響（＋のg因子）が抑制され、有効g因子がゼロとなる現象（ターンオーバー）を捉え、この臨界温度を超えた高温領域でスピン緩和時間が急激に増大することを明らかにした。また、本研究ではスピン計測に加えて光電流を同時に計る機構を実現させており、この光電流計測を有機モット絶縁体β'(BEDT-TTF)(TCNQ)結晶を対象として行ったところ、室温で20μm以上の光誘起キャリアの拡散を捉えた。更に、同試料において温度低下で光電流が減少し、反強磁性転移が生じる20K以下で急激に抑制され、平面電場印加によっても殆ど光電流が流れない状態になることを明らかにした。
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Research Products
(1 results)
