| 研究領域 | スピン流の創出と制御 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
19048007
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
大野 裕三 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (00282012)
|
|---|
| 研究分担者 |
松倉 文礼 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (50261574)
大谷 啓太 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (40333893)
佐藤 茂雄 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (10282013)
|
|---|
| キーワード | スピン流 / 半導体スピントロニクス / 量子コンピュータ / 核磁気共鳴 / 顕微分光 / スピンホール効果 |
|---|
| 研究概要 |
本研究では、半導体量子構造における光⇔スピン流変換を基礎とし、半導体デバイスの基本原理(電界制御,発光・受光)を駆使して核スピンの量子位相の制御・検出を光学的手法により実証することを目的とする。具体的には、(1)光による核スピン制御・検出が可能となる半導体量子ナノ構造デバイスの作製と、(2)核スピンの量子コヒーレンスを制御し、スピン流を介した光と核スピン間の相互作用の制御及び量子スピントロニクスデバイス基盤技術を確立することである。得られた成果は以下の通りである。
(1) 半導体量子ナノ構造デバイスの設計と作製
ゲート電圧により電子密度を変調可能な不純物ドープ半導体量子井戸構造を作製し、時間分解カー回転測定を用いた磁気共鳴の光検出を行い、核スピンのエネルギおよび位相緩和時間と電子数、電子状態間の関係を調べた結果、高電子密度領域ではエネルギ緩和時間と位相緩和時間は異なる電子密度依存性を示すことを明らかにした。
(2) 高空間分解能時間分解顕微分光システムの整備
スピンホール効果などにより生成されるスピン流とスピン蓄積の定量的な解析にとって重要なパラメータであるスピン緩和時間やスピン拡散長を、ドーピング濃度の異なるn型GaAsについて走査型顕微Kerr回転測定を用いて系統的に測定・評価した。
(3) 量子情報操作に関する検討
GaAs/AIGaAs量子井戸構造中の核スピンコヒーレンスの光検出を実証した。円偏光短パルス光により電子スピンを励起し、超微細相互作用を介して核スピンを分極すると同時に、核磁場の変化によって生じる電子スピン歳差運動の位相変化を時間分解ファラデー回転測定法で検出することにより核磁気共鳴(NMR)スペクトルを得た。スピン3/2の^<75>Asを対象に量子ゲート操作に用いられる多重NMRパルス列を印加し, NMRスペクトルの光検出を行って多準位核スピン系の位相制御を検証した。
|
