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半導体ナノ構造における電気的スピン流生成とその制御

研究課題

研究課題/領域番号 24684019
研究種目

若手研究(A)

配分区分一部基金
研究分野 物性Ⅰ
研究機関東北大学

研究代表者

好田 誠  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00420000)

連携研究者 新田 淳作  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (00393778)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
28,600千円 (直接経費: 22,000千円、間接経費: 6,600千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2012年度: 25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円)
キーワード半導体スピントロニクス / スピン軌道相互作用 / InGaAs / 量子ポイントコンタクト / スピン生成 / スピントロニクス / 半導体 / 2次元電子ガス / 有効磁場 / シュテルン-ゲルラッハの実験
研究成果の概要

スピン軌道相互作用の強いInGaAs半導体量子井戸を用いて、量子ポイントコンタクトと呼ばれる1次元チャネル構造を作製し、スピン偏極電流の生成を試みた。サイドゲートによる横方向閉じ込め効果を用いることで、電子に対し1次元的な閉じ込め効果に加え有効磁場の空間変調を与えることが可能となる。これにより、電子スピンに対しスピン依存力が加わり上向きスピンと下向きスピンを空間的に分離することが可能となることを実験及び理論により示した。伝導度0.5(2e^2/h)にプラトーが観測され、また外部磁場との競合によりスピン偏極方向およびショットノイズ測定からスピン偏極率を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 6件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Giant enhancement of spin detection sensitivity in (Ga,Mn)As/GaAs Esaki diodes2014

    • 著者名/発表者名
      J. Shiogai, M. Ciorga, M. Utz, D. Schuh, M. Kohda, D. Bougeard, T. Nojima, J. Nitta, and D. Weiss
    • 雑誌名

      Physical Review B Rapid Communication

      巻: 89

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct determination of spin-orbit interaction coefficients and realization of the persistent spin helix symmetry2014

    • 著者名/発表者名
      A. Sasaki, S. Nonaka, Y. Kunihashi, M. Kohda, T. Bauernfeind, T. Dollinger, K. Richter, and J. Nitta
    • 雑誌名

      Nature Nanotechnology

      巻: 13 ページ: 703-709

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Platinum thickness dependence and annealing effect of the spin-Seebeck voltage in platinum/yttrium ion garnet structures2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Saiga, K. Mizunuma, Y. Kono, J.-C. Ryu, H. Ono, M. Kohda, and E. Okuno
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 7

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 半導体におけるスピン軌道相互作用の新展開2014

    • 著者名/発表者名
      好田 誠、眞田 治樹
    • 雑誌名

      応用物理学会誌

      巻: 83 ページ: 200-205

    • NAID

      130007718459

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shot noise at the quantum point contact in InGaAs heterostructure2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishihara, S. Nakamura, K. Kobayashi, T. Ono, M. Kohda, J. Nitta
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1566 ページ: 311-312

    • DOI

      10.1063/1.4848410

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chirality determination of ferromagnetic disk by local Hall effect2013

    • 著者名/発表者名
      A. S. Demiray, M. Kohda, and J. Nitta
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 103 号: 12 ページ: 122408-122408

    • DOI

      10.1063/1.4821345

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 5. Giant enhancement of spin detection sensitivity in (Ga,Mn)As/GaAs Esaki diodes2013

    • 著者名/発表者名
      Junichi Shiogai, Mariusz Ciorga, Martin Utz, Dieter Schuh, Makoto Kohda, Dominique Bougeard, Tsuwtomu Nojima, Junsaku Nitta, and Dieter Weiss
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 89

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic Weak Anti-Localization under In-Plane Magnetic Field and Control of Dimensionality via Spin Precesssion Length2012

    • 著者名/発表者名
      S. Nonaka, Y. Kunihashi, M. Kohda, J. Nitta
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 51 号: 4S ページ: 04DM01-04DM01

    • DOI

      10.1143/jjap.51.04dm01

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semiclassical approach for spin dephasing in a quasi-one-dimensional Channel2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Kunihashi, M.Kohda, J.Nitta
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 85 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.035321

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposal of spin complementary field effect transistor2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Kunihashi, M.Kohda, H.Sanada, H.Gotoh, T.Sogawa, J.Nitta
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 号: 11 ページ: 113502-113502

    • DOI

      10.1063/1.3689753

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gate-controlled persistent spin helix state in InGaAs quantum wells2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda, V. Lechner, Y. Kunihashi, T. Dollinger, P. Olbrich, C. Schönhuber, I. Caspers, V. V. Bel’kov, L. E. Golub, D. Weiss, K. Richter, J. Nitta, and S. D. Ganichev
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B Rapid Comm.

      巻: 86 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.081306

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-orbit induced electronic spin separation in semiconductor nanostructure2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda, S. Nakamura, Y. Nishihara, K. Kobayashi, T. Ono, J. Ohe, Y. Tokura, T. Mineno, and J. Nitta
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 3 号: 1 ページ: 10821-8

    • DOI

      10.1038/ncomms2080

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Electrical detection of the ratio of Rashba and Dresselhaus spin-orbit interaction in InGaAs/InAlAs quantum wires2015

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshizumi, M.Kohda, J.Nitta
    • 学会等名
      第62回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス 神奈川
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Gate-controlled ratio of Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions in narrow InGaAs/InAlAs wires2015

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshizumi, M.Kohda, J.Nitta
    • 学会等名
      The 1st International Workshop on the Topological Electronics
    • 発表場所
      OIST Naha, Japan
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Determination of spin-orbit interaction coefficients under persistent and inverse persistent spin helix states in an InGaAs/InAlAs quantum well2014

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshizumi, A.Sasaki, M.Kohda, J.Nitta
    • 学会等名
      第75回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学 札幌キャンパス 札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spin orbit interaction in semiconductor heterostructures2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      SPIE Nanophotonics
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Anisotropic Aharonov-Casher effect in competition between Rashba and Dresselhaus spin-orbit coupling2014

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagasawa, Sirimon Tantiamornpong, Makoto Kohda, Junsaku Nitta
    • 学会等名
      32nd International Conference on the Physics of Semiconductors
    • 発表場所
      Texas, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Gate-controlled transition of persistent and inverse persistent spin helix states2014

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yoshizumi, Atsuya Sasaki, Makoto Kohda and Junsaku Nitta
    • 学会等名
      8th International Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • 発表場所
      Washington D.C., USA
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Stern-Gerlach type spin separation in semiconductor nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      The 41st International Symposium on Compound Semiconductor (ISCS2014)
    • 発表場所
      Montpellier, France
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electronic spin polarization in semiconductor nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kohda
    • 学会等名
      Topical workshop on semiconductor spintronics
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2013-01-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Spin orbit induced electronic spin polarization in semiconductor nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kohda, Sh1!ji Nakamura, Yoshitaka Nishihara, Kensuke Kobayashi, Teruo Ono, Jun-ichiro Ohe, Yasuhiro Tokura, and Junsaku Nitta
    • 学会等名
      German-Japanse international workshop "structure and control of interface"
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2013-01-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] スピン軌道相互作用を用いたシュテルン-ゲルラッハスピンフィルタ2013

    • 著者名/発表者名
      好田誠
    • 学会等名
      日本磁気学会第43回スピンエレクトロニクス専門研究会電界による物性制御
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2013-01-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Spin-orbit induced spin generation in semiconductor nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology meeting
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin orbit induced electronic spin polarization and its future application2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan.
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-orbit induced spin generation in InGaAs quantum wells2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      16th International Conference on Narrow Gap Semiconductors
    • 発表場所
      Hangzhou, China.
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-orbit induced electronic spin separation in semiconductor nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      The 18th International Conference on electron Dynamics in Semiconductor, Optoelectronics and Nanostructures
    • 発表場所
      Matsue, Japan.
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrical spin separation and Stern-Gerlach effect in semiconductor nanostrctures2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      The American Physics Society, March meeting (Invited )
    • 発表場所
      Baltimore, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] InGaAs量子細線におけるコヒーレントな伝導チャネルの形成2012

    • 著者名/発表者名
      西原禎孝,中村秀司,知田健作,荒川智紀,田中崇大,千葉大地,小林研介,小野輝男,好田誠、新田淳作
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 半導体におけるゲート電界スピン生成と制御2012

    • 著者名/発表者名
      好田誠
    • 学会等名
      2012年秋季日本物理学会領域3, 4, 7シンポジウム デバイス物理の新展開一電界効果の物質科学
    • 発表場所
      神奈川(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] InGaAs量子ポイントコンタクトにおける0.5(2e7h)プラトーのソース-ドレイン電圧依存性2012

    • 著者名/発表者名
      好田 誠、新田淳作
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2012-09-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] スピンエサキ構造を用いた横型スピン注入デバイスにおける3端子法及び非局所法Hanle効果の比較2012

    • 著者名/発表者名
      塩貝淳一, Mariusz Ciorga , Martin Utz, Dieter Schuh, 好田誠, Dieter Weiss, 新田淳作
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2012-09-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Gate controlled long spin relaxation times in the persistent spin helix state in semiconductors2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda, V. Lechner, Y.Kunihashi, T. Dollinger, P.Olbrich, C. SchSnhuber, I. Caspers, V. V Bel'kov, L. E. Golub, D. Weiss, K. Richter, J. Nitta, and S. D. Ganichev.
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS VII)
    • 発表場所
      Eindhoven, Netherlands
    • 年月日
      2012-08-03
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Electronic Stern-Gerlach experiment by Rashba spin orbit interaction2012

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kohda, Shuji Nakamura, Yoshitaka Nishihara, Kensuke Kobayashi, Teruo Ono, Jun-ichiro Ohe, Yasuhiro Tokura, and Junsaku Nitta
    • 学会等名
      The 31st International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2012)
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2012-07-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Electrical spin generation and manipulation by spin orbit interaction in semiconductor nanostrctures2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      The 9^<th> RIEC International Workshop on Spintronics(Invited )
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Electrical spin separation and Stern-Gerlach effect in semiconductor nanostrctures2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda
    • 学会等名
      AIMR spintronics workshop (Invited )
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 好田誠個人ページ

    • URL

      http://www.material.tohoku.ac.jp/~kotaib/kohda.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 金属スピン電界効果トランジスタ2013

    • 発明者名
      好田誠、永沼博、関剛斎、遠藤恭、宮崎孝道
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権番号
      2013-024970
    • 出願年月日
      2013-02-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] スピン装置及びその製造方法2012

    • 発明者名
      好田誠、大橋達郎、眞田治樹、後藤秀樹、寒川哲臣、新田淳作
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権番号
      2012-284410
    • 出願年月日
      2012-12-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] スピン整粒装置及びスピン整流方法2012

    • 発明者名
      好田誠、小林研介、新田淳作
    • 権利者名
      東北大学
    • 出願年月日
      2012-08-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2020-05-15  

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