2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25600014
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
安武 裕輔 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (10526726)
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2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ゲルマニウム / ランダウ準位 / 室温量子振動 / スピントロニクス / バレートロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
¬ 本研究では、シリコン基板上の伸張歪みゲルマニウム・量子井戸構造によるバンド・バレー制御を基盤技術として、共鳴励起・ホットエレクトロン励起利用による室温動作ランダウ量子振動素子を創製することを目的としている。
これまで、(1)サブナノ秒時間ゲート円偏光フォトルミネッセンスからゲルマニウム直接遷移端への室温光学的スピン注入・検出、(2)ゲルマニウム多重量子井戸直接遷移端発光において、摂氏100度での明瞭な光学的スピン検出、(3)バレー散乱を介した間接遷移端へのスピン情報保持の実証を報告してきた。
本年度は、まず30バンドk・p摂動法を用いて波数空間電荷分離を考慮した光吸収マッピングを作成し、M1型van Hove特異点選択励起による間接遷移端の活性化を見出した。これは間接遷移端を利用した光学的スピン応用のみならず、高効率太陽電池の新たな設計指針の提案に繋がる。次に、バルクゲルマニウム・伸張歪ゲルマニウム薄膜の磁場中円偏光フォトルミネッセンスにおいて室温での明瞭な量子振動を観察した。励起強度調律による電子温度と格子温度との相関から、ホットエレクトロンとバレー散乱による非常に速いフェルミ端非依存な発光機構が室温量子振動の発現に重要であることを見出した。さらにたエレクトロルミネッセンスにおいても明瞭な室温量子振動を観察し、実デバイス展開に重要な電流駆動ランダウ量子振動素子の実証に成功した。
スピン・バレー自由度制御による室温量子振動といったⅣ族半導体の新機能発現は工業的なシーズ発現のみならず、量子力学・量子情報分野への学術的な寄与が期待できる。
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