| 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.
昨年度,スピン軌道相互作用が大きくかつ格子不整合により大きな歪が入った系であるGaAs上のInGaAs量子井戸系を微細加工して量子ポイントコンタクト(QPC)を作製し,通常の伝導度量子化値の半分の値で伝導度が量子化する現象を見出し,これがスピン偏極を意味するのではないかと予想されていた.当該年度は,このようなQPCを2つ連結することで量子ドット(QD)を構成し,極低温の電気伝導を調べた.その結果,まず近藤効果のゼロバイアスピークが2つに分裂することを見出した.これは,やはりQPCでスピン偏極が生じていることを示唆している,そこで,近藤効果が生じているクーロン谷の2つ隣,すなわちやはりスピン1/2が生じている谷において,これを挟む形で存在するクーロンピークが有限バイアスに対して非対称に消失する現象を見出した.これは,QPCでのスピン偏極のために,量子ドットが1個しか存在しないにもかかわらずスピンプロッケードと類似の現象が生じているもので,スピン偏極を明瞭に示しているのみならず,偏極度を80%以上と見積もることができた.
希薄磁性半導体を用いたスピン注入にも成功し,スピン注入磁化反転による整流作用の反転効果を観測することにも成功した.
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