| 研究課題/領域番号 |
16H06359
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
村山 明宏 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00333906)
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| 研究分担者 |
寒川 誠二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30323108)
末岡 和久 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (60250479)
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| 研究期間 (年度) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
185,250千円 (直接経費: 142,500千円、間接経費: 42,750千円)
2020年度: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円)
2019年度: 28,990千円 (直接経費: 22,300千円、間接経費: 6,690千円)
2018年度: 29,380千円 (直接経費: 22,600千円、間接経費: 6,780千円)
2017年度: 36,140千円 (直接経費: 27,800千円、間接経費: 8,340千円)
2016年度: 65,910千円 (直接経費: 50,700千円、間接経費: 15,210千円)
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| キーワード | 半導体量子ドット / スピン光デバイス / 電子スピン注入 / スピンダイナミクス / 光電スピン変換 / スピン増幅 / 希薄窒化ガリウムヒ素 / スピン注入 / 微細ナノ加工 / 量子ドット / ナノ材料 / スピンエレクトロニクス / 光物性 / 半導体超微細化 / 半導体ナノ構造 / スピン緩和 / 半導体微細加工 / 中性粒子ビームエッチング / 自己組織化量子ドット |
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| 研究成果の概要 |
電子のスピン情報（スピン偏極）を光のスピン情報（円偏光）に変換する光電スピン情報変換基盤の構築を目指して、実用半導体量子ドットへのスピン偏極電子の輸送・注入と室温動作デバイスを研究した。
InGaAs量子井戸とドットのトンネル結合による高効率スピン注入と、超格子バリアのスピン輸送を実現した。GaNAs量子井戸とInAsドットのトンネル結合により、GaNAsのスピン偏極増幅効果を利用して室温で90％のスピン偏極を円偏光に変換し、実用スピンデバイスに広く応用可能な新しい基盤技術を提案した。Fe電極からの電流注入スピン偏極発光ダイオードの室温動作と、スピン偏極を電界で制御する電界効果素子を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光デバイス性能に優れ電子の持つスピン情報の保持が可能な半導体量子ドットへのスピン輸送・注入ダイナミクスの解明は、量子物質科学の重要な知見となる。さらに、半導体中のスピン輸送や室温以上でも高効率に働くスピン偏極の増幅は、通常の実用半導体では不可避なスピン緩和（スピン情報の損失）への抜本的な対策となり、半導体スピントロニクスや量子情報理工学に大きなインパクトを与えうる。そして、電流注入や電界効果による室温動作可能な光スピンデバイスにより、基礎研究に留まっていた半導体光スピントロニクスの実用化への道筋を具体化し、電子や光の状態を利用する超低消費電力の次世代情報システムへの発展を促すことができる。
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| 評価記号 |
検証結果 (区分)
A-
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評価記号 |
評価結果 (区分)
A-: 当初目標に向けて概ね順調に研究が進展しており、一定の成果が見込まれるが、一部に遅れ等が認められるため、今後努力が必要である
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