量子ホール系における核スピン制御と電子スピン物性探求

• 研究課題/領域番号: 21340077
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2011年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2010年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2009年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: 量子ホール効果 / 物性実験 / 半導体物性 / 低温物性 / 量子閉じ込め

研究概要

整数および分数量子ホール効果ブレークダウンによる動的核スピン偏極について実験的研究を行った。核スピンのポンプ & プローブ法を利用することにより、様々なランダウ準位充填率の量子ホール効果ブレークダウンにより生じる動的核スピン偏極の極性を決定した。さらに量子ホール系における電子のドリフト方向に向かって動的核スピン偏極の偏極率が増大していくことを実験的に示した。

研究成果

• [雑誌論文] Polarity selectivity of spatial interactions in perceived contrast (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Motoyoshi I., & Sato, T
  • 雑誌名: Journal of Vision 巻: Vol.12 号: 2 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1167/12.2.3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial gradient of dynamic nuclear spin polarization induced by breakdown of the quantum Hall effect (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, K.Kono, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain induced enhancement of electric quadrupole splitting in resistively detected nuclear magnetic resonance spectrum in quantum Hall systems (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kawamura, T. Yamashita, H. Takahashi, S. Masubuchi, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and T. Machida
  • 雑誌名: Appl, Phys. Lett 巻: 96 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.3291618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain-induced enhancement of electric quadrupole splitting in resistively detected nuclear magnetic resonance spectrum in quantum Hall systems (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, T.Yamashita, H.Takahashi, S.Masubuchi, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic nuclear polarization induced by breakdown of fractional quantum Hall effect (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kawamura, M. Ono, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, K. Hamaya, and T. Machida
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B79 号: 19
  • DOI: 10.1103/physrevb.79.193304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic nuclear polarization induced by breakdown of fractional quantum Hall effect (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, M.Ono, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, K.Hamaya, T.Machida
  • 雑誌名: Physical Review B 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-related current suppression in a semiconductor-quantum-dot spin-diode structure (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Hamaya, M.Kitabatake, K.Shibata, M.Jung, S.Ishida, T.Taniyama, K Hirakawa, Y.Arakawa, T.Machida
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] 半導体量子ホール素子における核スピン制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 町田友樹
  • 雑誌名: Magnetics Jpn. 4
  • NAID: 10024835492
  • 査読あり
• [学会発表] 偶数量子ホール状態ブレークダウンを用いた動的核スピン偏極 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梅澤青司、守谷頼、山下達也、川村稔、橋本義昭、勝本信吾、増渕覚、町田友樹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 数量子ホール状態ブレークダウンを用いた動的核スピン偏極 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梅澤青司, 守谷頼,山下達也, 川村稔, 橋本義昭, 勝本信吾, 増渕覚, 町田友樹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] Dynamic Nuclear Polarization induced by Breakdown of Quantum Hall States around the Landau-level Filling Factor 2 (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Umezawa, R.Moriya, M.Kawamura, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 学会等名: International Workshop on Quantum Nanostructures and Nanoelectronics
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2011-10-01
• [学会発表] Dynamic Nuclear Polarization Induced by Breakdown of Even-integer Quantum Hall Effect (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Umezawa, R. Moriya, M. Kawamura, S. Masubuchi, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and T. Machida
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Device and Materials
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2011-09-30
• [学会発表] Dynamic Nuclear Polarization Induced by breakdown of Even-integer Quantum Hall Effect (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Umezawa, R.Moriya, M.Kawamura, S.Masubuchi, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 学会等名: International Conference on Solid State Device and Materials (SSDM2011)
  • 発表場所: 愛知WINC
  • 年月日: 2011-09-30
• [学会発表] 量子ホール系における動的核スピン偏極 (2010)
  • 著者名/発表者名: 町田友樹
  • 学会等名: 第15回半導体スピン工学の基礎と応用
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] 量子ホール系における動的核スピン偏極 (2010)
  • 著者名/発表者名: 町田友樹
  • 学会等名: 第15回半導体スピン工学の基礎と応用(PASPS-15)
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] Dynamic nuclear polarization induced by breakdown of even-integer quantum Hall states (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yamashita, M. Kawamura, S. Masubuchi, R. Moriya, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and T. Machida
  • 学会等名: The 19th International Conference on the Application of High Magnetic Fields in Semiconductor Physics and Nanotechnology
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Dynamic nuclear polarization induced by breakdown of integer and fractional quantum Hall effect (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kawamura, M. Ono, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and T. Machida
  • 学会等名: The 19th International Conference on the Application of High Magnetic Fields in Semiconductor Physics and Nanotechnology
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Dynamic nuclear polarization induced by breakdown of integer and fractional quantum Hall effect (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, M.Ono, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 学会等名: The 19th International Conference on the Application of High Magnetic Fields in Semiconductor Physics and Nanotechnology (HMF-19)
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Dynamic nuclear polarization induced by breakdown of even-integer quantum Hall states (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamashita, M.Kawamura, S.Masubuchi, Y.Hashimoto, S.Katsumoto., T.Machida
  • 学会等名: The 19th International Conference on the Application of High Magnetic Fields in Semiconductor Physics and Nanotechnology (HMF-19)
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] 量子ホール効果ブレークダウンによる動的核スピン偏極の電流方向依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 川村稔、河野公俊、橋本義昭、勝本信吾、町田友樹
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 量子ホール効果ブレークダウンにおける核スピン偏極極性の検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山下達也、川村稔、橋本義昭、勝本信吾、町田友樹
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 量子ホール効果ブレークダウンにおける核スピン偏極極性の検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山下達也、川村稔、橋本義昭、勝本信吾、町田友樹
  • 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、岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 伝導度および電流ゆらぎ測定による量子細線における動的核スピン偏極の観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 知田健作、橋坂昌幸、山内祥晃、中村秀司、町田友樹、小林研介、小野輝男
  • 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、岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 量子ホール効果ブレークダウンによる動的核スピン偏極の電流方向依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 川村稔, 河野公俊, 橋本義昭, 勝本信吾, 町田友樹
  • 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、岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Nuclear Spin Polarization Induced by Breakdown of Integer and Fractional Quantum Hall Effect (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kawamura, M. Ono, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and T. Machida
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Nanostructures and Spin-related Phenomena
  • 発表場所: okyo, Japan
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] Nuclear Spin Polarization Induced by Breakdown of Integer and Fractional Quantum Hall Effect (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, M.Ono, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Nanostructures and Spin-related Phenomena(QNSP)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] Nuclear spin polarization in the non-equilibrium quantum wire probed by the conductance, shot noise, and NMR measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kobayashi, K.Chida, Y.Yamauchi, S.Nakamura, M.Hashisaka, T.Machida, T.Ono
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Nanostructures and Spin-related Phenomena(QNSP)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Enhancement of electric quadrupole splitting in resistively detected NMR spectrum in a beakdown regime of quantum Hall effect (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kawamura, T. Yamashita, H. Takahashi, S. Masubuchi, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and T. Machida
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Nanophotonics and Nanoelectronics
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] Enhancement of electric quadrupole splitting in resistively detected NMR spectrum in a beakdown regime of quantum Hall effect (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, T.Yamashita, H.Takahashi, S.Masubuchi, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Nanophotonics and Nanoelectronics(ISQNN 2009)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] スピンをプローブとした量子ホール端状態におけるスピン偏極状態の検出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下達也、川村稔、増渕覚、守谷頼、村木康二、町田友樹
  • 学会等名: 本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 量子ホール効果ブレークダウン領域における電流ゆらぎ測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 知田健作、橋坂昌幸、山内祥晃、中村秀司、町田友樹、小林研介、小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 核スピンをプローブとした量子ホール端状態におけるスピン偏極状態の検出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下達也、川村稔、増渕覚、守谷頼、村木康二、町田友樹
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Strain-induced enhamcement of electric quadrupole splitting in resistively de-tected NMR spectrum in quantum Hall systems (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kawamura, T. Yamashita, H. Takahashi, S. Masubuchi, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and T. Machida
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Nuclear spin polarization in the breakdown regimes of integer and fractional quantum Hall states (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kawamura, M. Ono, Y. Hashimoto, S. Katsumoto, and T. Machida
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Non-equilibrium Noise Induced by the Breakdown of the Quantum Hall Effect (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Chida, M.Hashisaka, Y.Yamauchi, S.Nakamura, T.Machida, T.Ono, K.Kobayashi
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems(EP2DS)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Nuclear spin polarization in the breakdown regimes of integer and fractional quantum Hall states (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, M.Ono, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems(EP2DS)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Strain-induced enhamcement of electric quadrupole splitting in resistively de-tected NMR spectrum in quantum Hall systems (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Kawamura, T.Yamashita, H.Takahashi, S.Masubuchi, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, T.Machida
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems(EP2DS)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] 量子ホール効果ブレークダウンを利用した半導体核スピン制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下達也、川村稔、増渕覚、橋本義昭、勝本信吾、町田友樹
  • 学会等名: ナノ量子情報エレクトロニクス公開シンポジウム「ナノ、量子、IT融合によるイノベーション創出～ナノ量子情報エレクトロニクス連携研究拠点の新展開～」
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 年月日: 2009-04-22