2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of nuclear polarization method by dynamic nuclearself polarization
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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 国立研究開発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 – 2018-03-31
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| Keywords | 核偏極 / レーザー / III-V半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
III-V族化合物半導体の価電帯の電子をレーザーで伝導帯へ励起すると、緩和の過程で伝導電子は、原子核とスピンを交換する。極低温環境において電子は、核偏極による磁場の影響を受け、正のフィードバックにより大きな核偏極が実現する。我々は、この現象を動的自己核偏極（DYNASP：DYnamic NucleAr Self Polarization）と呼び、DYNASP現象を不安定核の核磁気モーメントの測定などに適用するため、理論研究および実験研究を進めてきた。
理論研究では、DYNASPにおいて、半導体中の自身の核偏極と伝導電子の偏極に加え、外部磁場の影響を取り込み、核偏極度に関する一般化した関係式を導出した。その結果、外部磁場と伝導電子の偏極は、核偏極に同じような作用をすることがわかった。
実験研究では、パルスNMR法により、InP半導体中のIn-115核のFID（free induction decay）測定を行い、実験条件による核偏極度の変化を調べた。温度を徐々に変化させながら、レーザー照射の有無でFID信号測定を行ったところ、2.3K以下で、大きな核偏極が生じることが確認された。その温度は、DYNASP理論で示した臨界温度とほぼ一致している。その一方で、磁場中では、ある程度の核偏極が生じることが期待されていたが、そうした現象は見られなかった。また、レーザー光を直線偏光、σ+偏光、σ-偏光と変えてFID信号の測定を行ったが、顕著な変化は観測されなかった。このように、光で励起された伝導電子によって、核偏極に大きな影響がでることが確認された一方で、DYNASP理論と整合性が取れない現象もみられたことから、DYNASP理論の拡張を含め検証を進めていく必要があることがわかった。
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Research Products
(4 results)
