| 研究課題/領域番号 |
20K20433
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| 補助金の研究課題番号 |
19H05507 (2019)
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 (2020)
補助金 (2019) |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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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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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
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| キーワード | 光スピントランジスタ / 電界効果 / 半導体量子ドット / 二次元電子系 / 希薄窒化物半導体 / スピンフィルタリング増幅 / 光スピンダイナミクス / 希薄窒化半導体 / スピン偏極の増幅 / スピントランジスタ / スピン増幅 / スピン位相 / スピントロニクス / スピン光機能 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現代の情報社会を支える電子情報処理や光通信におけるエネルギー熱損失の解決は社会的な課題である。そこで、光による信号配線と不揮発性固体メモリである電子スピンを用いた新しいエレクトロニクスの研究が重要になる。本研究では、新しい光スピン機能を持つ三端子素子として、光のスピン情報である円偏光の入力により生成する電子のスピン状態を電界により制御し、再び円偏光として出力する光スピン特性の電界効果トランジスタを研究する。電子スピンと円偏光の向きを電界により切り替え、さらにスピンや円偏光の偏り度合いであるスピン情報の増幅や、スピンの持つ本質的な情報である位相の電界制御を開拓する。
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| 研究成果の概要 |
情報社会を支える電子情報や光通信ではエネルギー熱損失の解決が課題である。そのため、消費電力を抑制できる電子スピンメモリと光エレクトロニクスを活用し融合する研究が重要になる。光のスピン状態は円偏光特性に対応し、GaAsなどの化合物半導体の光吸収や発光などの光電変換時に、電子のスピン状態と相互に変換可能である。
そこで、新しい光スピン機能の開拓に向けて、円偏光の入力により生成する電子のスピン偏極状態を外部電界により制御し円偏光発光として出力する、電界効果型の光スピントランジスタを研究した。その結果、実用上重要な室温で、電子スピンや円偏光特性の偏り度合いで与えられるスピン偏極情報の電界制御を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現代の高度な情報社会を支える電子情報や光通信では、エネルギー熱損失の解決が課題であり、消費電力を抑制できる電子スピンメモリと光エレクトロニクスを活用し融合する研究が重要で、社会的な意義も大きい。
そこで、新しい光スピン機能の開拓に向けて、円偏光の入力により生成する電子のスピン偏極状態を外部電界により制御し円偏光発光として出力する、電界効果型の光スピントランジスタを研究した。通常は磁場にのみ応答する半導体中の電子のスピン状態を電界だけで制御するデバイスの研究は、学問的にも意義は大きい。その結果、実用上必須の室温で、電子スピンや円偏光特性の偏り度合いで与えられるスピン偏極情報の電界制御を実現した。
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