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スピン軌道相互作用を用いた半導体中での完全スピン偏極源の電気的創出

研究課題

研究課題/領域番号 13J08985
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
研究機関東北大学

研究代表者

長澤 郁弥  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードスピン軌道相互作用 / スピン干渉効果 / Dresselhausスピン軌道相互作用 / スピン緩和 / 幾何学的位相 / Berry位相 / Aharonov-Casher効果 / スピントロニクス / メゾスコピックリング
研究実績の概要

平成27年度は,昨年度から引き続き半導体InGaAsの結晶構造に由来するDresselhausスピン軌道相互作用の電気的制御に関する研究をおこなった。昨年度までの研究にてDresselhausスピン軌道相互作用の有効磁場の符号反転を示唆する実験結果が得られていた。本年度は量子井戸中の歪みの効果を考慮するなどさらに詳細な解析をおこない,符号反転がDresselhausスピン軌道相互作用の電気的制御に他ならないことを明らかにした。有効磁場の符号の反転が起こる点では実効的にDresselhausスピン軌道相互作用の影響が無視できることを意味するので,以上の結果はスピン緩和の抑制を考えるうえで非常に重要な知見を与えるものである。
研究開始初年度からのテーマである電子スピンの幾何学的位相に関しても引き続き研究を進めた。シミュレーションにより,多角形スピン干渉計に対して面内磁場を印加することでリングを用いた場合よりも幾何学的位相の影響が顕著にあらわれることを示した。これは,スピン輸送の断熱性が干渉計の形状に強く依存することを示しており,スピン幾何学的位相を用いた新奇デバイスの実現を考えるうえで重要な結果である。
また,共同研究では面内磁場によるスピン幾何学的位相の不連続な変化について議論した。この不連続な変化はスピン輸送の断熱性に関係しており,上述した多角形スピン干渉計はこの新奇物理の観測に関しても有利な構造であると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Topological transitions in spin interferometers2015

    • 著者名/発表者名
      Henri Saarikoski, J. Enrique Vazquez-Lozano, Jose Pablo Baltanas, Fumiya Nagasawa, Junsaku Nitta, and Diego Frustaglia
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 91 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.241406

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Control of the spin geometric phase in semiconductor quantum rings2013

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagasawa, Diego Frustaglia, Henri Saarikoski, Klaus Richter, and Junsaku Nitta
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 4 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/ncomms3526

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Sign change of an effective Dresselhaus spin-orbit field through the gate-controlled k-linear and -cubic terms2015

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagasawa, Makoto Kohda, Junsaku Nitta
    • 学会等名
      17th International Conference on Modulated Semiconductor Structures
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gate-controlled anisotropy of spin interference induced by the competition between the k-linear and -cubic Dresselhaus terms2015

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagasawa, Makoto Kohda, Junsaku Nitta
    • 学会等名
      1st International Workshop on the Topological Electronics
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学,Onna, Okinawa
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Anisotropic spin-interference effect in competition between Rashba and Dresselhaus spin-orbit coupling2014

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagasawa, Sirimon Tantiamornpong, Makoto Kohda, Junsaku Nitta
    • 学会等名
      13th Spintronics Seminar and Workshop for Young Scientists
    • 発表場所
      モンタナリゾート,Iwanuma, Miyagi
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Anisotropic Aharonov-Casher effect in competition between Rashba and Dresselhaus spin-orbit coupling2014

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagasawa, Makoto Kohda, Junsaku Nitta
    • 学会等名
      第4回半導体量子効果と量子情報の夏期研修会
    • 発表場所
      ホテルサンバレー那須,Nasushiobara, Tochigi
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Anisotropic Aharonov-Casher effect in competition between Rashba and Dresselhaus spin-orbit coupling2014

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagasawa, Sirimon Tantiamornpong, Makoto Kohda, Junsaku Nitta
    • 学会等名
      32nd International Conference on the Physics of Semiconductors
    • 発表場所
      Austin, Texas, the United States
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Gate-controlled anisotropy of Altshuler-Aronov-Spivak interference in an InGaAs ring array under an in-plane magnetic field2013

    • 著者名/発表者名
      F. Nagasawa, S. Tantiamornpong, M. Kohda, J. Nitta
    • 学会等名
      International symposium on nanoscale transport and technology
    • 発表場所
      Atsugi, Japan
    • 年月日
      2013-11-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Control of the spin geometric phase in semiconductor quantum rings2013

    • 著者名/発表者名
      F. Nagasawa, D. Frustaglia, H. Saarikoski. K. Richter. J. Nitta
    • 学会等名
      International symposium on nanoscale transport and technology
    • 発表場所
      Atsugi, Japan
    • 年月日
      2013-11-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] InGaAsリング構造における面内磁場を用いたスピン干渉効果の異方性の測定2013

    • 著者名/発表者名
      長澤郁弥, Sirimon Tantiamornpong, 好田誠, 新田淳作
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2013-08-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Anisotropic Altshuler-Aronov-Spivak interference in an InGaAs mesoscopic ring in a parallel magnetic field2013

    • 著者名/発表者名
      F. Nagasawa, S. Tantiamornpong, M. Kohda, J. Nitta
    • 学会等名
      International conference on narrow gap systems
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2013-08-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Controlling of the geometric phase of electron spin in a semiconductor ring device2013

    • 著者名/発表者名
      F. Nagasawa, D. Frustaglia, H. Saarikoski, M. Kohda, K. Richter, J. Nitta
    • 学会等名
      International conference on modulated semiconductor structures
    • 発表場所
      Wroclaw, Poland
    • 年月日
      2013-07-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Spin-induced time reversal symmetry breaking in an InGaAs mesoscopic ring with Rashba spin-orbit interaction2013

    • 著者名/発表者名
      F. Nagasawa, M. Kohda, J. Nitta
    • 学会等名
      International conference on modulated semiconductor structures
    • 発表場所
      Wroclaw, Poland
    • 年月日
      2013-07-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科 新田研究室ウェブサイト

    • URL

      http://www.material.tohoku.ac.jp/~kotaib/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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