| 研究課題/領域番号 |
21K20502
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0402:ナノマイクロ科学、応用物理物性、応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
森岡 直也 京都大学, 化学研究所, 准教授 (90905952)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 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 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | スピントロニクス / スピン注入 / 炭化ケイ素 / シリコン空孔 / 核スピン / 磁気共鳴 / SiC / 点欠陥 / 電子スピン / ナノ構造 / 点欠陥スピン / 半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
化合物半導体である炭化ケイ素（SiC）は電子デバイス材料として注目を集めているが、その優れた半導体特性と、内包する欠陥の電子スピンや核スピンの機能とを融合した、新規スピントロニクスデバイスへの発展の可能性を秘めた材料である。本研究では、SiC表面の半導体物性を制御してSiCへの電気的スピン注入を目指すとともに、偏極した伝導電子スピンとSiC内部の局在スピン系との相互作用の研究を行うことで、新機能デバイスへと展開する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、炭化ケイ素（SiC）中の点欠陥の電子スピンあるいは核スピンなどの結晶内に局在するスピンを、自由電子の伝導スピンによって制御することを目指し、その実現に向けた基盤研究として、難加工なSiCにおいて電気的スピン注入デバイスを実現するための半導体ナノ加工プロセスの構築、およびSiC中の局所的な局在スピンを電気的に検出する技術の研究を行った。その結果として、デバイス加工の要素技術を確立したとともに、SiC中の局所領域のシリコン空孔欠陥の電子スピンおよびこれらと結合した核スピンの高分解能かつ室温下での電気的検出に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
SiC中のシリコン空孔の電子スピンおよび核スピンを電気的に検出できたことで、伝導電子スピンとの相互作用を検出するための実験基盤を構築することができた。また、SiC中のシリコン空孔スピンは高感度に磁場・温度等を計測する量子センサとして注目されており、これらの高分解能検出を電気的に達成できたことは、将来的に量子技術を半導体素子として集積するための極めて重要な技術である。核スピンも量子センサの感度増強や量子メモリとして機能する重要なリソースである。今回達成した核スピンの電気的検出技術は、電子-核スピンの量子もつれを利用した集積量子デバイスの実現につながる重要な成果である。
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