抵抗検出型核磁気共鳴によるメソスコピック系のスピン計測

• 研究課題/領域番号: 24684021
• 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: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 川村 稔 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 専任研究員 (60391926)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 21,840千円 (直接経費: 16,800千円、間接経費: 5,040千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
• キーワード: 核磁気共鳴 / 超微細相互作用 / 量子ドット / 量子ポイントコンタクト / 近藤効果 / 電子相関 / ナイトシフト / 抵抗検出型核磁気共鳴 / 動的核スピン偏極

研究成果の概要

半導体量子ドットおよび量子ポイントコンタクトというメゾスコピック系の基本素子である２つのナノスケールの量子デバイスにおいて、デバイスを構成する元素の核磁気共鳴信号を電気伝導度の変化として検出できることを実証した。この抵抗検出型核磁気共鳴を用いて、これまで測定することが困難だった量子ドットのスピンダイナミクスや、量子ポイントコンタクトの磁化といったナノスケールデバイス中での電子スピンの振る舞いに関する知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Electronic Magnetization of a Quantum Point Contact Measured by Nuclear Magnetic Resonance. (2015)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura, Keiji Ono, Peter Stano, Kimitoshi Kono, and Tomosuke Aono
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 115 号: 3 ページ: 036601-036601
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.036601
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Imaging the two-component nature of Dirac-Landau levels in the topological surface state of Bi2Se3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.-S. Fu, M. Kawamura, K. Igarashi, H. Takagi, T. Hanaguri, and T. Sasagawa
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 10 号: 11 ページ: 815-819
  • DOI: 10.1038/nphys3084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resistive detection of nuclear spins in a single quantum dot under Kondo effect regime (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kawamura, D. Gottwald, K. Ono, T. Machida, and K. Kono
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 87 号: 8 ページ: 81303-81303
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.081303
  • 査読あり
• [学会発表] Magnetization of a quantum point contact measured by resistively-detected nuclear magnetic resonanceMagnetization of a quantum point contact measured by resistively-detected nuclear magnetic resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura, Keiji Ono, Peter Stano, Kimitoshi Kono, and Tomosuke Aono
  • 学会等名: International symposium on nanoscale transport and technology 2015
  • 発表場所: NTT Atsugi R&D Center (Kanagawa・Atsugi)
  • 年月日: 2015-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] Electronic magnetization of a quantum point contact studied by resistively-detected NMR (2015)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura, Keiji Ono, Peter Stano, Kimitoshi Kono, and Tomosuke Aono
  • 学会等名: International workshop: Quantum nanostructures and electron-nuclear spin interactions
  • 発表場所: TOKYO ELECTRON House of Creativity 3F, Lecture Theater, Katahira Campus, Tohoku University (Miyagi・Sendai)
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] 量子ポイントコンタクトにおける動的核スピン偏極 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川村稔、大野圭司、Peter Stano、河野公俊、青野友祐
  • 学会等名: 日本物理学会２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 （大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Magnetization measurement of a quantum point contact by means of nuclear magnetic resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura, Keiji Ono, Peter Stano, Kimitoshi Kono, and Tomosuke Aono
  • 学会等名: The 21th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-21)
  • 発表場所: Sendai International Center (Miyagi・Sendai)
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] 抵抗検出型核磁気共鳴による量子ポイントコンタクトの磁化測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川村稔，大野圭司，Peter Stano，青野友祐，河野公俊
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学、新宿区
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Electron spin magnetization of a quantum point contact studied by means of nuclear magnetic resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura
  • 学会等名: International symposium on quantum system and nuclear spin related phenomena
  • 発表場所: 宮城蔵王ロイヤルホテル、蔵王町
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-20
  • 招待講演
• [学会発表] GaAs/AlGaAs量子ポイントコンタクトにおける動的核スピン偏極と抵抗検出型核磁気共鳴 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川村稔、大野圭司、Peter Stano、河野公俊、青野友祐
  • 学会等名: 第１９回半導体スピン工学の基礎と応用
  • 発表場所: 東京大学、文京区
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-16
• [学会発表] トンネル分光による量子ドットの核磁気共鳴測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川村稔
  • 学会等名: 理研シンポジウム「表面界面におけるエネルギーの移動と変換」
  • 発表場所: 理化学研究所、和光市
  • 年月日: 2014-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] Electrically driven dynamic nuclear spin polarization in single quantum dot (2014)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura, Daniel Gottwald, Keiji Ono, and Kimitoshi Kono
  • 学会等名: The International Conference on Solid State Devices and Materials 2014
  • 発表場所: つくば国際会議場、つくば市
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
• [学会発表] 面内磁場中における量子ポイントコンタクトの抵抗検出型核磁気共鳴 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川村稔，大野圭司，Peter Stano，河野公俊，青野友祐
  • 学会等名: 日本物理学会２０１４年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学、春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 半導体量子ドットの近藤状態を利用した抵抗検出型核磁気共鳴 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川村稔
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: XQ会場, 広島大学, 東広島市
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Resistive read-out of nuclear spin polarization in a single semiconductor quantum dot (2013)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura
  • 学会等名: German-J apanese International Workshop on Structure and Control of Interfaces
  • 発表場所: Magnus-Haus, Berlin, Germany
  • 年月日: 2013-01-10
• [学会発表] Detection of nuclear spin signals from a quantum dot under Kondo effect regime (2012)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura
  • 学会等名: 2012 International conference on solid state devices and materials
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] Nuclear magnetic resonance study of Kondo effect in a quantum dot (2012)
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura
  • 学会等名: The 20th international conference on high magnetic fields in semiconductor physics
  • 発表場所: Chamonix Congres centre "Le Majestic", Chamonix Mont-Blanc, France
  • 年月日: 2012-07-24
• [学会発表] 不純物ポテンシャル近傍におけるトポロジカル表面状態のランダウ準位 (モデル計算）
  • 著者名/発表者名: 川村 稔 他
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • 発表場所: 徳島県 徳島大学
• [学会発表] Resistive read-out of nuclear spin signals from a single quantum dot under the Kondo effect regime
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura 他
  • 学会等名: The 20th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Poland Wroclaw University of Technology
• [学会発表] Dynamic polarization and resistive detection of nuclear spins in a quantum dot under the Kondo effect regime
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura 他
  • 学会等名: The international symposium on nanoscale transport and technology 2013
  • 発表場所: Japan, Kanagawa, NTT Atsugi R&D Center
• [学会発表] Landau level spectroscopy-imaging on the surface of topological insulator under potential variation
  • 著者名/発表者名: Minoru Kawamura 他
  • 学会等名: The international symposium on nanoscale transport and technology 2013
  • 発表場所: Japan, Kanagawa, NTT Atsugi R&D Center
• [備考] 電子回路の「くびれ」に生じる微小な磁化を測定 －ナノスケール素子の磁気特性を測定する新手法を開発－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150706_2/
• [備考] Characterizing electrons in the smallest devices
  • URL: http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/8118/