| 研究課題/領域番号 |
20H02563
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所 |
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研究代表者 |
国橋 要司 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (40728193)
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| 研究分担者 |
後藤 秀樹 広島大学, ナノデバイス研究所, 教授 (10393795)
小野満 恒二 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 多元マテリアル創造科学研究部, 主任研究員 (30350466)
田中 祐輔 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 研究主任 (40787339)
眞田 治樹 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 特別研究員 (50417094)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
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| キーワード | スピン軌道相互作用 / カー回転 / GaAs / スピンダイナミクス / Kerr回転 / GaAsBi / Rashba効果 / 永久スピンらせん状態 / 半導体スピントロニクス / スピントロニクス / Ｋｅｒｒ回転 / スピントロ二クス / スピン緩和 / ポンプ・プローブ法 / 量子井戸 / 二次元電子ガス / 磁気光学効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、非磁性体中において電子の有する「スピン」の自由度を積極的に利用することで画期的な次世代デバイスの創生をねらうスピントロニクス分野が注目されている。このスピントロニクスが抱える根本的な課題は非磁性体中において電子スピンが保存量ではないということである。本研究課題ではバンドエンジニアリング及びナノデバイス作製技術を応用することで電子スピンの寿命を飛躍的に増大させ、半導体チップ全域に及ぶスピン輸送を実現する。本研究課題の遂行により大規模スピンコンピューティングを見据えた非磁性体中におけるマクロスケールの電子スピンコヒーレンスと、その電場制御技術の確立が期待される。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では非磁性半導体中における電子スピンのコヒーレンス増大と効率的な回転制御技術の確立を目的として研究を実施し、GaAs量子井戸中における光誘起ポテンシャルを用いた電子スピンスピン緩和の大幅な抑制、および重元素であるBiを添加したGaAsBi量子井戸における大きなスピン軌道相互作用の増強効果を実証した。本研究課題において達成したGaAsをベースとした電子スピンのコヒーレンス増大と巨大スピン軌道相互作用の導入はスピン自由度を用いた論理素子の実現に向けた大きな一歩である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題の遂行によって実証されたGaAs量子井戸中におけるスピンコヒーレンスの増大と巨大スピン軌道相互作用の導入は、いずれも電子スピンを用いた論理素子の実現のためにはなくてはならない要素技術であり、スピンの自由度を活用した画期的なデバイス実現に大きく貢献するものである。一方で長いスピンコヒーレンスや強いスピン軌道相互作用は電子の量子性やトポロジカル物性を探索する上で極めて重要なプラットフォームであるため、新奇スピン物性の発見につながる可能性があり学術的にも大きな意義を持つ。
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