| 研究課題/領域番号 |
20KK0113
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
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| 研究分担者 |
Traore Aboulaye 筑波大学, 数理物質系, 助教 (20837455)
秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 量子ドット / 単一スピン / 表面弾性波 / スピントロニクス / 交換相互作用 / スピン-歪結合 / 量子ビット / スピンー歪結合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我々はこれまで自己形成CdTeドット中に含まれる遷移元素Crの原子1個のスピンを対象とした研究を行い、ドット中の単一Crスピンは励起子との交換相互作用を通じて光によりアクセス可能であり、かつ格子歪と強く結合しているという特性を明らかにした。本研究課題は、これらの特性を活かして、Crスピンと格子振動との相互作用の様相を解明し、格子振動によるスピンの変調および制御を実験的に検証することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、フランス国立科学研究センター(CNRS)のネール研究所のL. Besombesらとの共同研究により、半導体ドット中の単一磁性スピンの種々の振舞い、特に格子歪との結合の様態を明らかにし、格子振動によるスピンの変調と制御を実現し、格子振動を媒介としたスピン間の量子情報伝達への道を拓くことを目的としている。今年度は以下の研究を行った。
前年に引き続き、CdTe/(Cd,Mg)Te単一量子井戸(SQW)における励起子の零次元閉じ込め構造の作製と光物性測定を行った。これは従来作製して来たCdTe自己形成ドット(SAD)に代わり、SQWのCdTe井戸層幅の揺らぎにより励起子を面内でも閉じ込め、零次元に束縛された励起子と単一磁性スピンとが相互作用する系を実現するものである。SQWではSADと異なり格子歪がほとんどなく、零次元に閉じ込められた励起子および磁性スピンは格子歪の影響を受けないという特徴を有する(無歪ドット－ SFD)。今年度はこのSFDに磁性元素としてCrの代わりにFeを添加した試料を作製し、顕微フォトルミネッセンス測定を行い、単一Feスピンとの交換相互作用により分裂した励起子発光スペクトルを見出した。観測された発光スペクトルの磁場および直線偏光依存性をCdTeの歪の無い結晶中のFe2+準位の計算結果と比較した結果、観測された発光スペクトルは、励起子分子(biexciton)からの発光であり、単一Feスピンとの交換相互作用により分裂したものであると同定された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
CdTe/(Cd,Mg)Te QW構造において単一Feスピンとの相互作用に伴うと思われる励起子発光線の分裂を観測することに成功したため。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、励起子と単一Feスピンとの相互作用による発光スペクトルの分裂が観測される試料を作製し、表面弾性波(SAW)によるFeスピン状態の変調の観測を試みる。
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