ダイヤモンド窒素中心の電気的磁気共鳴を利用した磁気センサーの実現

• 研究課題/領域番号: 25886009
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ構造物理
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森下 弘樹 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20701600)
• 研究期間 (年度): 2013-08-30 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ダイヤモンド半導体 / 電気的磁気共鳴検出 / 磁気センサー / 半導体物性 / 物性実験

研究成果の概要

ダイヤモンド中の不純物を用いた磁気センサーの実現のために、次の3つ研究を行った。(1) 窒素中心の電気的磁気共鳴検出を目指し、装置構築を行った。その結果、窒素中心の検出は成功しなかったが、炭素空孔の検出に成功した。(2) 窒素中心の成長原理解明のために、窒素空孔中心の軸方向制御を行った。(111)ダイヤモンド基板上に成膜したダイヤモンド中の窒素空孔中心が[111]方向に揃っていることを発見し、その成長原理を解明した。(3)ダイヤモンド中の不純物と伝導電子との相互作用を解明するために、スピン注入の研究を行った。ダイヤモンド上にニッケル・鉄合金を成膜し、逆スピンホール電圧の検出に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Perfect selective alignment of nitrogen-vacancy center in diamond (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fukui, N. Mizuochi, et.al.
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 7 号: 5 ページ: 55201-55201
  • DOI: 10.7567/apex.7.055201
  • NAID: 210000137093
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ダイヤモンド中のNV中心のNV軸方向制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福井貴大、土井悠生、宮崎剛英、宮本良之、加藤宙光、松本翼、牧野俊、山崎聡、森本隆介、 徳田規夫、波多野睦子、坂川 優希、森下 弘樹、田嶌 俊之、三輪 真嗣、鈴木 義茂、水落 憲和
  • 学会等名: 日本物理学会2015春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] NiFe|p型ダイヤモンド接合における逆スピンホール効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福井直樹，森下弘樹，小林悟士，三輪真嗣，水落憲和，鈴木義茂
  • 学会等名: 日本物理学会2015春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Perfect selective orientation of nitrogen vacancy centers in diamond (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Fukui, Y. Doi, T. Miyazaki, Y. Miyamoto, H. Kato, T. Matsumoto, T. Makino, S. Yamasaki, R. Morimoto, N. Tokuda, M. Hatano, Y. Sakagwa, H. Morishita, T. Tashima, S. Miwa, Y. Suzuki, and N. Mizuochi
  • 学会等名: APS March Meeting 2015
  • 発表場所: San Antnio, Texas, USA
  • 年月日: 2015-03-03 – 2015-03-06
• [学会発表] Inverse spin-Hall effect in NiFe/p-type diamond (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Fukui, H. Morishita, S. Kobayashi, S. Miwa, N. Mizuochi, and Y. Suzuki
  • 学会等名: APS March Meeting 2015
  • 発表場所: San Antnio, Texas, USA
  • 年月日: 2015-03-03 – 2015-03-06
• [学会発表] Electrical detection of ion-implantation-induced defects in diamond (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Morishita, S. Kobayashi, H. Kato, S. Yamasaki, Y. Suzuki, and N. Mizuochi
  • 学会等名: A satellite workshop of Asian Conference on Quantum Information Science,
  • 発表場所: Toyonaka, Japan
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-26
• [学会発表] Perfect alignment of the orientation of nitrogen-vacancy center in diamond (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fukui, Y. Doi, T. Miyazaki, Y. Miyamoto, H. Kato, T. Matsumoto, T. Makino, S. Yamasaki, R. Morimoto, N. Tokuda, M. Hatano, Y. Sakagawa, H. Morishita, T. Tashima, S. Miwa, Y. Suzuki, and N. Mizuochi
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 電気的手法によるダイヤモンド中の単一NV中心の電荷状態制御
  • 著者名/発表者名: 土井悠生, 牧野俊晴, 加藤宙光, 竹内大輔, 小倉政彦, 大串秀世, 森下弘樹, 田嶌俊之, 三輪真嗣, 山崎聡, P. Neumann, J. Wrachtrup, 鈴木義茂, 水落憲和
  • 学会等名: 物理学会 2014年春季大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [備考] Hiroki Morishita
  • URL: http://scholar.google.co.uk/citations?user=-3j4iHEAAAAJ&hl=en
• [備考] 大阪大学基礎工学研究科鈴木義茂・水落憲和研究室
  • URL: http://www.suzukiylab.mp.es.osaka-u.ac.jp/
• [備考] Hiroki Morishita
  • URL: http://scholar.google.co.uk/citations?user=-3j4iHEAAAAJ&hl=en
• [備考] 大阪大学基礎工学研究科鈴木義茂・水落憲和研究室
  • URL: http://www.suzukiylab.mp.es.osaka-u.ac.jp/