半導体量子井戸における零磁場スピン分離の定量的研究とメゾスコピック物理への応用

• 研究課題/領域番号: 19684009
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 古賀 貴亮 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (30374614)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2009年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2008年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2007年度: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
• キーワード: メゾスコピック系 / 半導体物性 / スピンエレクトロニクス / 半導体超微細化 / スピントロニクス / 半導体量子井戸 / スピン軌道相互作用 / ラシュバ効果 / メゾスコピック物理 / 物性実験

研究概要

半導体におけるスピン軌道相互作用は、量子情報素子を初めとする次世代エレクトロニクスの基本原理として注目を浴びている。本研究では、その基本舞台とも言えるIn_<0.53>Ga_<0.47>As/In_<0.52>Al_<0.48>As量子井戸を取り上げ、スピン干渉効果をはじめとする低温での電気伝導測定によりスピン軌道相互作用定数を定量的に決定することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic spin interference in InGaAs/InAlAs rectangular loop arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Faniel, T.Matsuura, S.Mineshige, Y.Sekine, T.Koga
  • 雑誌名: Physica E 42 ページ: 990-993
  • NAID: 120003260041
• [雑誌論文] Magnetic controlof Rashba splittings in symmetric InAs quantum wells (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuura, S.Faniel, N.Monta, T.Koga
  • 雑誌名: Physica E (accepted)
• [雑誌論文] Rectangular model of a ballistic spin interferometer in (001) InGaAs/InAlAs quantum wells (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Koga, S.Faniel, S.Mineshige, T.Matsuura, Y.Sekine
  • 雑誌名: Physics Procedia 3 ページ: 1325-1328
  • NAID: 120005946649
• [雑誌論文] Spin dependent electronic structure and level crossings as a function of magnetic field in InAs nanowire (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Q.Jin, J.Waugh, T.Matsuura, S.Faniel, H.Z.Wu, T.Koga
  • 雑誌名: Physics Procedia 3 ページ: 1321-1324
  • NAID: 120005946765
• [雑誌論文] Magnetic controlofRashbasplittingsinsymmetricInAsquantumwells (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuura, S.Faniel, N.Monta, T.Koga
  • 雑誌名: Physica E (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rectangular model of a ballistic spin interferometerin(001)InGaAs/InAlAs quantum wells (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Koga, S.Faniel, S.Mineshige, T.Matsuura, Y.Sekine
  • 雑誌名: Physics Procedia 3 ページ: 1325-1328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin dependent electronic structure and level crossings as a function of magnetic field in InAs nanowire (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Q.Jin, J.Waugh, T.Matsuura, S.Faniel, H.Z.Wu, T.Koga
  • 雑誌名: Physics Procedia 13 ページ: 1321-1324
  • NAID: 120005946765
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Interference in Rectangle Loop Based on Rashba and Dresselhaus Spin-Orbit Interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: Ni Jia-Ting, Liang Xiao-Wan, Chen Bin, T.Koga
  • 雑誌名: Chinese Physics Letters 26 ページ: 127302-127302
• [雑誌論文] Ballistic spin interferometer based on the Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions (2008)
  • 著者名/発表者名: J.Ni, B.Chen, T.Koga
  • 雑誌名: Physics Letter A 372 ページ: 6026-6031
• [学会発表] InGaAs量子井戸におけるスピン軌道相互作用最小点での弱局在/反局在とスピン干渉効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: ファニエルセバスチャン, 古賀貴亮, 松浦徹, 峰重俊介, 関根佳明
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] InGaAs量子井戸におけるラシュバスピン軌道相互作用が大きい領域での反局在解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松浦徹, ファニエルセバスチャン, 峰重俊介, 関根佳明, 古賀貴亮
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 古典ビリヤードシミュレーションによる正方形ループ配列構造におけるジェネリックなスピン干渉パターン (2010)
  • 著者名/発表者名: 峰重俊介, ファニエルセバスチャン, 松浦徹, 古賀貴亮
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] InGaAs量子井戸におけるスピン軌道相互作用最小点での弱局在/反局在とスピン干渉効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: ファニエルセバスチャン, 古賀貴亮, 松浦徹, 峰重俊介, 関根佳明
  • 学会等名: 日本物理学会 第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] InGaAs量子井戸におけるラシュバスピン軌道相互作用が大きい領域での反局在解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松浦徹, ファニエルセバスチャン, 峰重俊介, 関根佳明, 古賀貴亮
  • 学会等名: 日本物理学会 第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 古典ビリヤードシミュレーションによる正方形ループ配列構造におけるジェネリックなスピン干渉パターン (2010)
  • 著者名/発表者名: 峰重俊介, ファニエルセバスチャン, 松浦徹, 古賀貴亮
  • 学会等名: 日本物理学会 第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] Billiard simulation and FFT analysis of AAS oscillations in nanofabricated InGaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Koga, S.Faniel, S.Mineshige, T.Matsuura, Y.Sekine
  • 学会等名: APS March Meeting 2010
  • 発表場所: Portland
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Billiard simulation and FFT analysis of AAS oscillations in nanofabricated InGaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: 古賀貴亮, ファニエルセバスチャン, 峰重俊介, 松浦徹, 関根佳明
  • 学会等名: APS March Meeting 2010
  • 発表場所: 米国オレゴン州ポートランド コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Billiard simulation and FFT analysis of AAS oscillations in nanofabricated InGaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: 古賀貴亮, ファニエルセバスチャン, 峰重俊介, 松浦徹, 関根佳明
  • 学会等名: 米国物理学会 March Meeting
  • 発表場所: 米国 オレゴン州ポートランド
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] InAs対称量子井戸におけるラシュバスピン分離の面内磁場依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松浦徹, Sebastien Faniel, 古賀貴亮
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] (001)InAlAs/InGaAs/InAlAs量子井戸ナノ構造におけるスピン干渉強度のビリヤードシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 峰重俊介, ファニエルセバスチャン, 古賀貴亮
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] InGaAs量子井戸長方形ループ配列における異方的なスピン干渉効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古賀貴亮, ファニエルセバスチャン, 松浦徹, 峰重俊介, 関根佳明
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] InAs対称量子井戸におけるラシュバスピン分離の面内磁場依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松浦徹, Sebastien Faniel, 古賀貴亮
  • 学会等名: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] (001)InAlAs/InGaAs/InAlAs量子井戸ナノ構造におけるスピシ干渉強度のビリヤードシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 峰重俊介, ファニエルセバスチャン, 古賀貴亮
  • 学会等名: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] InGaAs量子井戸長方形ループ配列における異方的なスピン干渉効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古賀貴亮, ファニエルセバスチャン, 松浦徹, 峰重俊介, 関根佳明
  • 学会等名: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Experimental study of spin interference phenomena in InGaAs/InAlAs rectangular loop array (2009)
  • 著者名/発表者名: Sebastien Faniel, Takaaki Koga, Yoshiaki Sekine
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Experimental study of spin interference phenomena in InGaAs/InAlAs rectangular loop arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Faniel, T. Koga, Y. Sekine
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学, 東京都豊島区
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Experimental investigation of spin interference phenomena in InGaAs/InAlAs rectangular loop arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Faniel, T.Koga, Y.Sekine
  • 学会等名: APS March Meeting 2009
  • 発表場所: Pittsburgh
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] Experimental investigation of spin interference phenomena in InGaAs/In AlAs rectangular loop arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Faniel, T. Koga, Y. Sekine
  • 学会等名: 米国物理学会APS March Meeting 2009
  • 発表場所: ピッツバーグ国際会議場アメリカ合衆国ピッツバーグ
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] Anisotropic spin-orbit interaction detected by the rectangular spin interference in (001) InGaAs/InAlAs quantum wells (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Koga, S.Faniel, S.Mineshige, Y.Sekine
  • 学会等名: 14th International Conference on Narrow Gap Semiconductors and Systems
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Spin dependent electronic structure and level crossings as a function of magnetic field in InAs nanowire (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Q.Jin, T.Matsuura, J.Waugh, S.Faniel, H.Z.Wu, T.Koga
  • 学会等名: 14th International Conference on Narrow Gap Semiconductors and Systems
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Magnetic control of Rashba splittings in symmetric InAs quantum wells (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuura, N.Monta, T.Koga
  • 学会等名: The 14th International Conference on Modulated Semiconductor Structures
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
• [学会発表] Spin interference effects in InGaAs/InAlAs rectangular loop arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Faniel, S.Mineshige, Y.Sekine, T.Koga
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-18
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
• [学会発表] Anisotropic spin-orbit interaction detected by the rectangular spin interference in(001)InGaAs/InAlAs quantum wells (2009)
  • 著者名/発表者名: 古賀貴亮, ファニエルセバスチャン, 峰重俊介, 関根佳明
  • 学会等名: 14th International Conference on Narrow Gap Semiconductors and Systems
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] Spin dependent electronic structure and level crossings as a function of magnetic field in InAs nanowire (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Q.Jin, T.Matsuura, J.Waugh, S.Faniel, H.Z.Wu, T.Koga
  • 学会等名: 14th International Conference on Narrow Gap Semiconductors and Systems
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] Spin interference effects in InGaAs/InAlAs rectangular loop arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: ファニエルセバスチャン, 峰重俊介, 関根佳明, 古賀貴亮
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems(EP2DS-18)
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
• [学会発表] InGaAs/InAlAs長方形ループスピン干渉計におけるRashba、Dresselhausスピン軌道相互作用 (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Faniel, 章黎, 古賀貴亮, 関根佳明
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学, 春日井市
  • 年月日: 2008-09-05
• [学会発表] Demonstration of Spin Interference in Rectangular Loop Arrays Using InGaAs/InAlAs Quantum Wells (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Koga, M. Kim, S. Faniel and Y. Sekine
  • 学会等名: Fifth International Conference on Physics and Ap plications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS-V)
  • 発表場所: Bourbon Cataratas Resort & Convention Center, Foz do Iguacu, Brazil
  • 年月日: 2008-08-05
• [学会発表] スピン干渉実験に向けたGaAs/AlGaAs量子井戸の物性評価と量子細線の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西尾和晃, 章黎, 古賀貴亮, 小林俊之, 赤崎達志
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
• [学会発表] GaAs/AlGaAsヘテロ構造を使ったスピン干渉実験の提案 (2008)
  • 著者名/発表者名: 章黎, 古賀貴亮, 西尾和晃, 小林俊之, 赤崎達志
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
• [学会発表] InGaAs/InAlAs長方形ループスピン干渉計におけるRashba、Dresselhausスピン軌道相互作用 (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Faniel, 章黎, 古賀貴亮, 関根佳明
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
• [学会発表] Measurement and simulation of AlSb/InAs triple barrier resonant tunneling diodes.NanoJapan program summer 2007 (2008)
  • 著者名/発表者名: J.Russom, K.Stone, T.Koga
  • 学会等名: APS March Meeting 2008
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] Electron Spin Splitting Effect in AlSb/InAs/AlSb Quantum Wells (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Kim, T.Koga, K.Otani, Y.Ohno, H.Ohno
  • 学会等名: APS March Meeting 2008
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] Proposal of Spin Interference Experiment Using GaAs/AlGaAs Heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Nishio, L.Zhang, T.Koga, T.Kobayashi, T.Akazaki
  • 学会等名: APS March Meeting 2008
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] Separation of the Rashba and Dresselhaus terms using the Square and Rectangular Loop Arrays in InGaAs/InAlAs Quantum Wells (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Koga, M.Kim, Y.Sekine
  • 学会等名: APS March Meeting 2008
  • 発表場所: New Orleans
• [学会発表] Investigation of the Spin Splitting Energies and Electron g-factor in AlSb/InAs/AlSb Quantum Well (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Koga, M.Kim, S.Faniel, K.Otani, Y.Ohno, H.Ohno
  • 学会等名: Fifth International Conference on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS-V)
  • 発表場所: Foz do Iguacu, Brazil
• [学会発表] Demonstration of Spin Interference in Rectangular Loop Arrays Using InGaAs/InAlAs Quantum Wells (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Koga, M.Kim, S.Faniel, Y.Sekine
  • 学会等名: Fifth International Conference on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS-V)
  • 発表場所: Foz do Iguacu, Brazil
• [学会発表] GaAs/AlGaAs量子井戸を使ったスピン干渉実験のための細線作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西尾和晃, 古賀貴亮, 小林俊之, 関根佳明, 赤崎達志
  • 学会等名: 第43回応用物理学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] AlSb/InAs/AlSb量子井戸におけるスピン分離効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 金民祐, 古賀貴亮, 大谷啓太, 大野裕三, 大野英男
  • 学会等名: 第43回応用物理学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Separation of the Rashba and Dresselhaus terms using the Square and Rectangular Loop Arrays in In GaAs/InAlAs Quantum Wells (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Koga, M. Kim, Y. Sekine
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
• [学会発表] Proposal of Spin Interference Experiment Using GaAs/AlGaAs Heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio, L. Zhang, T. Koga, T. Kobayashi, T. Akazaki
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
• [学会発表] Electron Spin Splitting Effect in AlSb/InAs/AlSb Quantum Wells (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kim, T. Koga, K. Otani, Y. Ohno, H. Ohno
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
• [学会発表] Measurement and simulation of AlSb/InAs triple barrier resonant tunneling diodes. Nano Japan program summer 2007. (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Russom, K. Stone, T. Koga
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
• [学会発表] GaAs/AlGaAs量子井戸を使ったスピン干渉実験のための細線作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西尾和晃, 古賀員亮, 小林俊之, 関根佳明, 赤崎達志
  • 学会等名: 創成科学共同研究機構シンポジウム-5年間の歩みと展開-
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] AlSb/InAs/AlSb量子井戸におけるスピン分離効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 金民祐, 古賀貴亮, 大谷啓太, 大野裕三, 大野英男
  • 学会等名: 創成科学共同研究機構シンポジウム-5年間の歩みと展開-
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Spin Interference Effect in a Triangular Loop Array Using (001) In_<0.53> Ga_<0.47> As/In_<0.52> Al_<0.48> As Quantum Wells (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Koga, H. Okutani, Y. Sekine
  • 学会等名: Fourth International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology, SPINTECHIV
  • 発表場所: Maui, Hawaii USA
• [学会発表] Consideration of Possible Spin Interference Experiment Using GaAs/AlGaAs Quantum Wells (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio, T. Koga
  • 学会等名: Fourth International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology, SPINTECHIV
  • 発表場所: Maui, Hawaii USA
• [学会発表] Electron Spin Splitting Effect in AlSb/InAs/AlSb Quantum Wells (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Kim, T. Koga, K. Otani, Y. Ohno, H. Ohno
  • 学会等名: Fourth International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology, SPINTECHIV
  • 発表場所: Maui, Hawaii USA