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インターバンドラシュバを用いたスピン軌道ブロケードの最適化

公募研究

研究領域ハイブリッド量子科学
研究課題/領域番号 16H01045
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北海道大学

研究代表者

古賀 貴亮  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30374614)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2017年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2016年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
キーワードスピンエレクトロニクス / ナノ材料 / メゾスコピック系 / 半導体物性 / 量子井戸
研究実績の概要

今年度は、昨年度の研究を引継ぎ、以下のことを行った。
(1)昨年度は、(001)InP基板上のエピ成長されたInGaAs二重量子井戸のエピ面をエピレディ(001)Siウェハ表面に接合し、(001)InP基板をおおよそ3umの厚さになるまで結晶研磨することに成功していた。今年度は、(001)InP基板を完全に除去するべく更なる化学機械研磨を行ったが、残念ながら剥離が激しく、測定に耐えうるデバイスを完成させることはできなかった。(2)昨年度修理した希釈冷凍機を用いて、歪のかかったInGaAs量子井戸試料の弱局在-弱反局在転移を観察することに成功した。予備的な実験結果からすると、当初予想したドレッセルハウス効果の増大は顕著には見られていないようである。最終的な結論を得るには、今後の詳細な解析および追加の実験が必要である。(3)メソスコピック・リング配列構造で見られていた、時間反転経路間の干渉効果(AAS振動)の実験結果を定量的に再現する理論数値モデルの構築に成功し、論文を投稿した。(4)昨年度、海外共同研究加速化基金の援助を受けてブラジルサンパウロ大、米国パデュー大と議論を重ねた、二重量子井戸(DQW)デバイスにおけるインターバンド・ラシュバ効果を用いたエデルシュタイン効果増大法に関して、1年かけて計算手法を洗練させた。その結果、単一量子井戸で期待されるエデルシュタイン効果に比べ、DQWデバイスにおいては、40倍以上の大きさのエデルシュタイン効果を発生させられるという理論予測結果を得た。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] サンパウロ大学(ブラジル)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] パデュー大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] サンパウロ大学(ブラジル)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] パデュー大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Universal modeling of weak antilocalization corrections in quasi-two-dimensional electron systems using predetermined return orbitals2017

    • 著者名/発表者名
      A. Sawada and T. Koga
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreve.95.023309

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] InGaAs/InAlAs 二重量子井戸系においてエデルシュタイン効果が増大することに関する理論予測2018

    • 著者名/発表者名
      岡本公仁, 古賀貴亮
    • 学会等名
      第53回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Universal Modeling of Weak Localization-Antilocalization in Quasi-Two-Dimensional Electrons using Predetermined Return Trajectories2017

    • 著者名/発表者名
      A. Sawada, K. Okamoto and T. Koga
    • 学会等名
      22nd International Conference on Electronic Properties of Two Dimensional Systems (EP2DS-22)/18th International Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS-18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Filtering Properties of Double Quantum Well System Spin Filtering Properties of Double Quantum Well System as an Enhancer of the Edelstein Effect Based on the Interband Rashba Effect2017

    • 著者名/発表者名
      K. Okamoto, A. Sawada, J. C. Egues, and T. Koga
    • 学会等名
      22nd International Conference on Electronic Properties of Two Dimensional Systems (EP2DS-22)/18th International Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS-18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Prediction of the Enhanced Edelstein Effect in InGaAs/InAlAs Double Quantum Well by the Boltzmann Equation Approach2017

    • 著者名/発表者名
      K. Okamoto, J. C. Egues, and T. Koga
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessment of InGaAs/InAlAs Double Quantum Wells as an Enhancing Module for the Edelstein Effect2017

    • 著者名/発表者名
      K. Okamoto, J. C. Egues, and T. Koga
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling of Weak Localization-Antilocalization in Quasi-Two-Dimensional Electron System using Predetermined Return Trajectories2017

    • 著者名/発表者名
      A. Sawada, K. Okamoto and T. Koga
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 半導体二重量子井戸構造における巨大スピン蓄積の理論予測2017

    • 著者名/発表者名
      古賀貴亮, 岡本公仁
    • 学会等名
      第22回 半導体におけるスピン工学の基礎と応用
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 半導体二重量子井戸構造におけるスピン依存伝導の検討2017

    • 著者名/発表者名
      岡本公仁, 古賀貴亮
    • 学会等名
      第22回 半導体におけるスピン工学の基礎と応用
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 微細ループ配列構造中の位相緩和メカニズムの研究2016

    • 著者名/発表者名
      澤田淳、古賀貴亮
    • 学会等名
      第21回 半導体におけるスピン工学の基礎と応用 PASPS-21
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 半導体二重量子井戸系におけるエンハンストエデルシュタイン効果2016

    • 著者名/発表者名
      岡本公仁、澤田淳、古賀貴亮
    • 学会等名
      第21回 半導体におけるスピン工学の基礎と応用 PASPS-21
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced Edelstein Effect in InGaAs/InAlAs double quantum wells2016

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      The 6th Annual World Congress of Nano Science and Technology-2016 (Nano S&T-2016)
    • 発表場所
      Holiday Inn Singapore Atrium, Singapore
    • 年月日
      2016-10-26
    • 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] Numerical approach of the weak localization model beyond the diffusion approximation based on the return probability2016

    • 著者名/発表者名
      澤田淳、古賀貴亮
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Prediction for the Enhanced Edelstein effect using the interband Rashba effect in InAlAs/InGaAs/InAlAs/InGaAs/InAlAs double quantum wells2016

    • 著者名/発表者名
      岡本公仁、澤田淳、J. Carlos Egues、古賀貴亮
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Calculation of the weak antilocalization term in magneto-conductivity by counting all closed loops2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sawada and Takaaki Koga
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on High Magnetic Fields in Semiconductor Physics
    • 発表場所
      Jozankei, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation of electron transmittance and spin polarization in gate-controllable double quantum wells2016

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Okamoto, Atsushi Sawada and Takaaki Koga
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on High Magnetic Fields in Semiconductor Physics
    • 発表場所
      Jozankei, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative determination of the Rashba parameters in the InGaAs/InAlAs quantum wells and the proposal to use the double quantum wells to enhance the Edelstein effect2016

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      International Conference on Semiconductor Nanostructures for Optoelectronics and Biosensors (IC SeNOB 2016)
    • 発表場所
      Rzeszow, Poland
    • 年月日
      2016-05-22
    • 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] Electric spin generation using a double quantum well based on the interband Rashba effect2016

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      EMN Meeting on Quantum, Energy Materials Nanotechnology
    • 発表場所
      Phuket, Thailand
    • 年月日
      2016-04-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2022-10-20  

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