2013 Fiscal Year Annual Research Report
抵抗検出型核磁気共鳴によるメソスコピック系のスピン計測
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24684021
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
川村 稔 独立行政法人理化学研究所, 河野低温物理研究室, 専任研究員 (60391926)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 抵抗検出型核磁気共鳴 / 動的核スピン偏極 / 量子ポイントコンタクト |
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| Research Abstract |
本研究では、半導体量子ドットにおける抵抗検出型核磁気共鳴法の開発、およびそれを利用した量子ドット近藤効果状態における電子スピン計測を目的としている。単一量子ドットのような微小体積の試料からの核磁気共鳴信号を得るには、量子ドット中の核スピンを動的に偏極する必要がある。今年度は、昨年度までに確立した核スピン偏極・検出技術を用いて、量子ドット内の核スピン緩和時間の測定をおこない、核スピン緩和時間が磁場によって変化することを確認した。この結果は、量子ドット内の電子スピンダイナミクスが磁場によって変化することを示しており、詳細な解析を進めている。また今年度は、抵抗検出型核磁気共鳴がメゾスコピック系の電子スピン物性を研究する上で有効な実験手段であることを示すことを目的として、上述の量子ドットの研究に加えて、他のメゾスコピック電子系においても抵抗検出型核磁気共鳴の実験をおこなった。量子ポイントコンタクトにおいて核スピンを偏極・検出する実験をおこない、核磁気共鳴スペクトルを得ることに成功した。磁気共鳴スペクトルの実験結果から、量子ポイントコンタクトのスピン偏極を決定する解析をおこなった。量子ポイントコンタクトはメゾスコピック系を構成する基本素子の一つであり、その電子スピン偏極を抵抗検出型核磁気共鳴によって直接測定した本研究結果は、メゾスコピック系を利用したスピン素子・システムを構築する上で重要な結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は量子ポイントコンタクトにおける抵抗検出型核磁気共鳴信号の検出に成功し、抵抗検出型核磁気共鳴を量子ドットばかりでなく、他のメゾスコピック系電子デバイスへ応用するという当初の研究目的に向かって進展できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
量子ポイントコンタクトにおける抵抗検出型核磁気共鳴を応用し、ナイトシフトおよび緩和時間の測定をおこない、量子ポイントコンタクト内の電子スピンダイナミクスを研究する。磁場依存性を詳細に調べ、０．７コンダクタンス問題の解決へ迫りたい。今年度予算で導入した超伝導磁石を立ち上げ、本研究予算で購入した無冷媒冷凍機と組み合わせて、メソスコピック系のスピン計測に特化した測定システムを構築する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度に納品された超伝導磁石の納期が予定よりも遅れ、超伝導磁石の周辺機器整備を今年度中に行うことができなかったため。
今年度納品された超伝導磁石を使用した測定系を立ち上げ、サンプルホルダー等の測定環境の整備に充てる。
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