| 研究課題/領域番号 |
21K18861
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
足立 智 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10221722)
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| 研究分担者 |
小田島 聡 北海道大学, 電子科学研究所, 特任准教授 (20518451)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 電子・核スピン結合系 / 核スピンエンジニアリング / 量子メモリ / 核スピンノイズ / 電子スピン / 核スピン / スピンノイズ / マッピング / イメージング / ノイズ相関 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，スピンノイズ分光(SNS)と呼ばれる画期的な線形分光技術が，固体スピン物性探査において注目されている．スピンの揺らぎが生み出す「スピンノイズ信号」から，g因子や横緩和時間など主要な物性値を抽出する本手法の強みは，
1) 測定対象に擾乱を与えないため，熱平衡スピンにアクセスできること，
2) 単一電子での適用も可能とする高い検出感度を有することにある．これらは，極小化の一途をたどる半導体デバイスにおいて，SNSが有力なスピン探査ツールとなる可能性を強く示唆している．本申請では，熱平衡電子スピン情報の3次元マッピング法とその応用技術の開発を目指す．
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| 研究成果の概要 |
AlGaAsバルク試料の時間分解カー回転分光と全光核磁気共鳴測定による基礎物性データの取得において、電子g因子、核スピン形成時間、核スピン緩和時間などがGaAs（Al=0.0）と比較して大きく異なることを検出した。Al密度の異なる3試料では、スピン結合系のダイナミックスの基礎パラメータが大きく異なるが、同じ形成モデルで説明できることが分かった。これらのデータは、スピンノイズ分光のデータと比較することができ、熱平衡状態と非平衡状態の違いを議論するために利用できるため、学術的に大きな意義がある。低Ｓ/Ｎとはいえスピンノイズスペクトルの取得に成功したことは、本手法改善に向けた大きな一歩と言える。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
スピンノイズ分光は平衡状態の電子スピン集団の総量，ｇ因子，緩和時間などの情報を与える画期的な線形分光の１つである．本研究では，スピンノイズ分光の長所の一端を解明したに過ぎないが，スピンノイズスペクトルの取得に成功したことは日本で同様の研究が無いことを考慮すると端緒に着けたと考えている．その意味で学術的意義は挑戦的研究萌芽としては十分である．また社会的意義，すなわち応用としての側面は，近年研究が盛んなスピン量子ビットを使用する量子メモリ・中継器開発においてコヒーレンス時間の上限を決める測定法として活用できる点にある．今後もこの手法を継続して発展させ，学術的，社会的意義を増大させる．
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