2014 Fiscal Year Research-status Report
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26400298
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
小泉 光生 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (30354814)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 核偏極 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
III-V族化合物半導体の価電帯にある電子をレーザーで伝導帯へ励起すると、緩和の過程で、電子は原子核とスピンを交換する。低温環境下においては、核偏極による磁場が電子の緩和現象に強く影響を及ぼし、正のフィードバック効果により、強磁性体的な相転移が引き起こされ、原子核が自動的に大きく偏極する動的自己核偏極（DYNASP：DYnamic NucleAr Self Polarization）が起きると予測されている。DYNASPのような大きな核偏極が得られる現象は、不安定核の核磁気モーメント測定への利用が期待できる。本研究では、III-V族化合物半導体においてDYNASP現象が起きることを実験的に証明することを目的としている。
III-V族化合物半導体のInPは2.4KでDYNASP現象を起こすと予測されているので、実験では、2K～4Kに温度調整ができるクライオスタット中でInP試料を冷却し、パルスNMR法で核偏極を調べる。パルスNMR測定システムは、高周波発生装置、パルスRF発生装置、信号アンプなどを組み合わせた装置である。パルスNMR測定では、微少なNMR信号をとらえる必要があるので、信号ケーブルなどにシールドを追加してノイズの侵入を防いだ。クライオスタットに関しては、試料を冷却する液体ヘリウムの移送を確実に行えるように、液面計を導入した。
実験では、液体ヘリウムを充填したクライオスタットを減圧し、InP試料を液体ヘリウム温度以下にして、パルスNMR測定を行った。その結果、In-115安定核のNMR信号を観測することに成功した。また、そのNMR信号から、InP結晶の緩和時間を決定するデータを取得した。その一方で、安定して長時間、試料を低温に保つためには、クライオスタットの熱流入を抑える必要があることも明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
真空断熱するためのポンプが故障したため、ポンプの更新を行った
クライオスタットの熱流を防ぐための対応が必要
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、装置の整備・開発を進つつ実験を進める。
装置の改良に関しては、クライオスタットの熱流入を小さくするため、プローブの信号線を熱伝導の少ないものに変えると共に、バッフルを取り付け、放射による熱の流入を最小限にする。また、NMR測定装置では、微少信号を取り扱うため、アンプを導入して信号を増幅する。
実験では、InP試料を2Kまで冷却しパルスNMR実験を行う。核偏極を確認した上で、レーザーを導入し核偏極度に影響がでるかどうかを観察する。続いて、レーザー偏光や試料温度を変えながら核偏極度を測定し、DYNASP現象が起きていることを確認する。上記確認が終わった時点で、レーザーパワー依存性、結晶温度およびレーザーの偏光度依存性、半導体中のドーパントの影響などを調べ、DYNASP理論との比較を行う。
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| Causes of Carryover |
クライオスタット断熱真空用のポンプが故障したため、実験回数が少なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験に使用する液体ヘリウムの購入に充当する。
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