| 研究概要 |
本研究計画は,単電子デバイスとスピンデバイスを組み合わせることで,非磁性物質構造中でスピントロニクスを行うことを可能にすることを目標とする.これまで,単電子デバイス中でのスピン操作を行うことと平行して単電子素子を使ってスピン偏極を検出すること,またスピン軌道相互作用を利用して非磁性半導体中にスピン偏極を作り出すための理論的検討を行ってきた.
当該年度は,単電子素子による検出器を使用して量子ホールエッジ状態の性質を詳細に調べる実験を行った.また,理論検討を続けてきたスピン偏極生成実験に着手した.このためには,スピン軌道相互作用の強い系が必要である.本研究初期には正孔系の伝導を使用したが,バンド構造が複雑で解析に困難が大きく,単純なバンドを持つ電子系が望まれた.そこで,Inを含む薄膜を試みた.まず,GaAs基板上,およびInP基板上にInGaAs薄膜成長を行った.前者は格子不整合を含んだままの系で,超薄膜成長のため転位が入らず圧縮歪みが存在し,後者は格子整合系である.両者において低温でのラシュバ係数の測定を試みたが,小さすぎたり,移動度が十分でなかったりして測定不可能であった.
格子不整合系について,AFM陽極酸化およびスプリットゲート法により量子ポイントコンタクト(QPC)を作製し,低温電気伝導を測定した.その結果,通常の伝導プラトーの他に,特に最低プラトーの丁度半分の位置に明瞭なプラトーを再現性良く見出した.これは,スピン軌道相互作用と圧縮歪みのためにスピン偏極が生じたことを示しており,理論的にも一部予言されていた.現在この「0.5プラトー」の伝導について,スピン偏極が生じていることを量子ドットで検出することを試みている.
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