2014 Fiscal Year Annual Research Report
量子ホール系カイラルエッジ状態の空間分解分光研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries |
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| Project/Area Number |
25103704
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
野村 晋太郎 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90271527)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 半導体 / 二次元電子系 / 量子ホール効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の走査型近接場光学顕微鏡では、通常の光ファイバーを使うことによる円偏光の乱れ、近接場プローブのわずかな引っぱり歪みやねじれによって、円偏光が不規則な向きに乱されていた。そこで、本研究では集束イオンビームを用いて先端部と開口部の形状が軸対称に近い近接場プローブを開発した。さらにベレク補償子を用いて外部から光の偏光状態を補正する独自の手法を開発し、近接場プローブから出射される光の偏光状態を制御した。これらの手法により円偏光を近接場プローブから出射することに成功した。
この円偏光走査型近接場光学顕微鏡を希釈冷凍機中に設置し、極低温・強磁場下において、GaAs/AlGaAs高移動度ヘテロ接合構造試料を局所光励起し、試料の電極間に生じるホール電圧を空間マッピングして調べた。その結果、ナノメートルスケールの領域へスピン偏極した電子を光学的に注入にすることが可能であることを実証した。さらに強磁場中でヘテロ接合構造試料中に生じる量子ホールカイラル端状態にスピン分裂した非圧縮性液体領域があることを初めて実空間で観察することに成功した。この空間マッピング測定によって得られた試料の電極間に生じるホール電圧の符号と大きさの位置依存性は局所スピン密度汎関数法に基づく計算によって説明され、最も内側の非圧縮性液体状態のスピン状態が大きな役割を果たしていることが示された。
本研究で得られた成果は、例えば、消費電力を極限まで低減させるとされるスピントロニクス素子、トポロジカル素子の開発や、光学活性をもつ生体分子の研究の進展に貢献するものと期待される。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Development of nano and micro SQUIDs based on Al tunnel junctions2014
Author(s)
Ryosuke Ishiguro, Eiichiro Watanabe, Daisuke Sakuma, Shogo Tsuchiya, Yusuke Nago, Hirotaka Osato, Daiju Tsuya, Hiromi Kashiwaya, Satoshi Kashiwaya, Shintaro Nomura, Hideaki Takayanagi, Yoshiteru Maeno
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 568
Pages: 022019/1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Development of nano and micro SQUIDs based on Al tunnel junctions2014
Author(s)
Ryosuke Ishiguro, Eiichiro Watanabe, Daisuke Sakuma, Shogo Tsuchiya, Yusuke Nago, Hirotaka Osato, Daiju Tsuya, Hiromi Kashiwaya, Satoshi Kashiwaya, Shintaro Nomura, Hideaki Takayanagi, Yoshiteru Maeno
Organizer
27th International Conference on Low Temperature Physics
Place of Presentation
Palais Rouge, Buenos Aires, Argentina
Year and Date
2014-08-06 – 2014-08-13
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