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量子ホール系におけるナノスケール核スピン共鳴イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 26390006
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ナノ構造物理
研究機関東北大学

研究代表者

橋本 克之  東北大学, 理学研究科, 助教 (30451511)

連携研究者 冨松 透  東北大学, 大学院理学研究科, 助教 (60712396)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード走査プローブ顕微鏡 / 量子ホール効果 / 量子ホール効果ブレークダウン / 核スピン共鳴 / 電子スピン / ナイトシフト / 走査顕微鏡 / 走査ゲート顕微鏡
研究成果の概要

我々は、電気抵抗測定による核スピン共鳴検出技術と局所的な核スピン共鳴技術を組み合わせることで、半導体量子構造に適した走査核スピン共鳴顕微鏡を開発した。この技術により、半導体量子構造中の核スピン共鳴強度および量子電子スピンの分布を実空間観察することが可能である。この新奇の技術を量子ホール効果ブレークダウンに適用して測定を行った結果、電流によって励起された核スピン偏極や量子ホール電子スピン偏極が局所変化を観測することに成功した。我々の技術は、様々な量子デバイスにおけるナノスケール核スピン共鳴イメージングへの道を切り開くものである。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Scanning nuclear electric resonance microscopy using quantum-Hall-effect breakdown2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, T. Tomimatsu, S. Shirai, S. Taninaka, K. Nagase, K. Sato, and Y. Hirayama
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 6 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.4960430

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of nuclear electric resonance and nuclear magnetic resonance in integer and fractional quantum Hall states2015

    • 著者名/発表者名
      T. Tomimatsu, S. Shirai, K. Hashimoto, K. Sato and Y. Hirayama
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 5 号: 8 ページ: 0871561-0871566

    • DOI

      10.1063/1.4929477

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Scanning nuclear resonance imaging on a hyperfine-coupled quantum Hall system2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto
    • 学会等名
      Regensburg-Tohoku Workshop on Solid-State Physics and Spintronics
    • 発表場所
      ルーセントタカミヤ(山形県山形市)
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scanning gate imaging of quantum Hall hyperfine-coupled system2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, T. Tomimatsu, S. Taninaka, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      project meeting on MEXT"Hybrid Quantum Systems" project
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • 年月日
      2017-02-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 走査核スピン顕微鏡2017

    • 著者名/発表者名
      橋本克之
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Electrically detected nuclear spin resonance microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimioto
    • 学会等名
      6th Summer School on Semiconductor/Superconducting Quantum Coherence Effects and Quantum Information
    • 発表場所
      ホテルサンバレー那須(栃木県那須郡)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2倍共鳴周波数による核スピン共鳴マッピング2016

    • 著者名/発表者名
      橋本克之、富松透、谷中俊宥、佐藤健, 平山祥郎
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 抵抗検出核スピン共鳴顕微鏡による核・電子スピンマッピング2016

    • 著者名/発表者名
      橋本 克之、冨松 透、平山 祥郎
    • 学会等名
      第3回ハイブリッド量子科学領域会議
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Scanning nuclear electric resonance microscopy in a quantum Hall system2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, T. Tomimatsu, S. Shirai, S. Taninaka, K. Nagase, K. Sato, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2016)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Real-Space Observation of Nuclear Spin Resonance in a Quantum Hall System2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, S. Taninaka, S. Shirai, T. Tomimatsu, K. Nagase, K. Sato, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      Tohoku Forum Creativity:International Workshop: Quantum Nanostructures and Electron-Nuclear Spin Interactions
    • 発表場所
      東北大学知の館(宮城・仙台)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scanning gate microscopy of electron transport in the quantum Hall effect breakdown regime2015

    • 著者名/発表者名
      S. Taninaka,K. Hashimoto, S. Shirai, T. Tomimatsu, K. Nagase, K. Sato, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      Tohoku Forum Creativity:International Workshop: Quantum Nanostructures and Electron-Nuclear Spin Interactions
    • 発表場所
      東北大学知の館(宮城・仙台)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of nuclear electric resonance and nuclear magnetic resonance in integer and fractional quantum Hall states2015

    • 著者名/発表者名
      Toru Tomimatsu, Shota Shirai, Katsushi Hashimoto, Ken Sato, Rei Higashida, and Yoshiro Hirayama
    • 学会等名
      Tohoku Forum Creativity:International Workshop: Quantum Nanostructures and Electron-Nuclear Spin Interactions
    • 発表場所
      東北大学知の館(宮城・仙台)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Real-Space Mapping of Nuclear Spin Resonance in a Quantum Hall System2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, S. Taninaka, S. Shirai, T. Tomimatsu, K. Nagase, K. Sato, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      17th International Conference on Modulated Semiconductor Structures
    • 発表場所
      国際会議場(宮城・仙台)
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scanning gate microscopy of electron transport in the quantum Hall effect breakdown regime2015

    • 著者名/発表者名
      S. Taninaka,K. Hashimoto, S. Shirai, T. Tomimatsu, K. Nagase, K. Sato, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
    • 発表場所
      国際会議場(宮城・仙台)
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-space observation of nuclear spin polarization in a quantum Hall system2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, S. Shirai, T. Tomimatsu, S. Taninaka, K. Nagase, K. Sato, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum System and Nuclear Spin Related Phenomena
    • 発表場所
      蔵王ロイヤルホテル・宮城蔵王
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Scanning gate microscopy of electron transport in the quantum Hall effect breakdown regime2015

    • 著者名/発表者名
      S. Taninaka1, K. Hashimoto, S. Shirai, T. Tomimatsu, K. Sato, K. Nagase,and Y. Hirayama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum System and Nuclear Spin Related Phenomena
    • 発表場所
      蔵王ロイヤルホテル・宮城蔵王
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Scanning Gate Microscopy in Hall Bar at ~100 mK2015

    • 著者名/発表者名
      Toru Tomimatsu, Katsushi Hashimoto, Ken Sato, and Yoshiro Hirayama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum System and Nuclear Spin Related Phenomena
    • 発表場所
      蔵王ロイヤルホテル・宮城蔵王
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Nuclear Spin Resonance Induced by AC Electric Field in the Quantum Hall Regime2015

    • 著者名/発表者名
      S. Shirai, T. Tomimatsu, K. Hashimoto, K. Sato, K. Nagase, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum System and Nuclear Spin Related Phenomena
    • 発表場所
      蔵王ロイヤルホテル・宮城蔵王
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 広範囲な充填率での交流電場核スピン共鳴測定2014

    • 著者名/発表者名
      橋本克之,冨松透,白井翔太,佐藤健,長瀬勝美,平山祥郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      中部大学・春日井市
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Filling Factor Dependence of AC-Electric-Field-Induced Nuclear Spin Resonance2014

    • 著者名/発表者名
      S. Shirai, T. Tomimatsu, K. Hashimoto, K. Sato, K. Nagase, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      32nd International Conference on the Physics of Seiconductors
    • 発表場所
      USA Austin
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Real-space imaging of nuclear spin resonance in quantum Hall effect breakdown2014

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, S. Shirai, T. Tomimatsu, K. Sato, K. Nagase, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      High Magnetic Fields in Semiconductor Physics
    • 発表場所
      USA Florida
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Pump-probe nuclear electric resonance measurement using QHE breakdown2014

    • 著者名/発表者名
      T. Tomimatsu , S. Shirai , K. Hashimoto , K. Sato, and Y. Hirayama
    • 学会等名
      High Magnetic Fields in Semiconductor Physics
    • 発表場所
      USA Florida
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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