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2003 年度 実績報告書

スピントロニクスデバイス・デザインに関する研究連絡調整

研究課題

研究課題/領域番号 14076105
研究機関東北大学

研究代表者

白井 正文  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70221306)

研究分担者 江藤 幹雄  慶応義塾大学, 理工学部, 助教授 (00221812)
今村 裕志  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (30323091)
キーワードスピントロニクス / デバイスデザイン / 高スピン偏極強磁性体 / ヘテロ接合界面 / スピントランジスタ / 半導体人工分子 / 量子ドット / エンタングルメント
研究概要

この調整班では、半導体と磁性体を融合したナノ構造中のスピンのふるまいを理論的に解明し、新しい半導体スピントロニクスデバイスを設計するという目標の達成を支援するために、各計画研究の進捗状況に関する情報交換、ならびに当該研究分野の研究動向調査を実施した。
各計画研究により得られた研究実績は以下のとおりである。
1.光-スピントロニクスデバイス及びナノスピンプローブのデザイン
本年度は上記デバイスの実現に不可欠な高スピン偏極強磁性材料における原子配列不規則性の効果を検証すると共に、半導体とのヘテロ接合界面のスピン偏極率を第一原理計算した。次年度は、これら材料と半導体とのヘテロナノ構造の磁気光学及び磁気伝導特性を第一原理計算し、高度なスピン機能を発現する新規デバイス構造のデザインを実施する計画である。
2.電子-スピントロニクスデバイスのデザイン
半導体量子ドット中の電子スピンの制御に関する理論研究を行った。量子ドットを量子細線で結合した半導体人工分子において、Rashbaスピン軌道相互作用やAB効果を用いて局在スピン間のRKKY相互作用を制御する方法を提案した。また、強磁性電極と結合した量子ドットにおいて、近藤効果による状態密度のピークを電極の磁化の向きで制御できることを示した。
3.電子スピンの電界・磁界操作による量子情報デバイスのデザイン
半導体量子ドット中の電子スピンと核スピンとの超微細相互作用に起因する新しい現象を提案した。電子スピンのコヒーレンスの維持に有利なシリコン量子ドットの電子・スピン状態を調べ、その結合系の量子演算への応用可能性を議論した。量子ドットを埋め込んだABリングの電気伝導特性における電子格子相互作用による位相緩和を考察した。

  • 研究成果

    (38件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (38件)

  • [文献書誌] M.Shirai, et al.: "Materials design of Cr-based half-metallic ferromagnets"Journal of Superconductivity. 16・1. 27-29 (2003)

  • [文献書誌] M.Shirai: "Possible half-metallic ferromagnetism in zinc blende CrSb and CrAs"Journal of Applied Physics. 93・10. 6844-6846 (2003)

  • [文献書誌] 白井 正文: "新しい高スピン偏極強磁性材料の理論設計"日本応用磁気学会誌. 27・6. 730-733 (2003)

  • [文献書誌] K.Sato, et al.: "Curie temperatures of III-V diluted magnetic semiconductors calculated from first-principles in mean field approximation"Journal of Superconductivity. 16・1. 31-35 (2003)

  • [文献書誌] K.Sato, et al.: "Curie temperature of III-V diluted magnetic semiconductors calculated from first-principles"Europhysics Letters. 61・3. 403-408 (2003)

  • [文献書誌] H.Katayama-Yoshida, et al.: "Spin and charge control method of ternary II-VI and III-V magnetic semiconductors for spintronics : theory vs.experiment"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 64・9-10. 1447-1452 (2003)

  • [文献書誌] H.Katayama-Yoshida, et al.: "Materials design for semiconductor spintronics by ab initio electronic-structure calculation"Physica B. 327・2-4. 337-343 (2003)

  • [文献書誌] V.A.Dinh, et al.: "T_c-enhancement codoping method for GaAs-based diluted magnetic semiconductors"Japanese Journal of Applied Physics. 42・8A. L888-L891 (2003)

  • [文献書誌] M.Seike, et al.: "Materials design of 4d-transition-metal-doped transparent and half-metallic ferromagnets with K_2S-based diluted magnetic semiconductors"Japanese Journal of Applied Physics. 42・9A/B. L1061-L1063 (2003)

  • [文献書誌] S.Takahashi, et al.: "Spin injection and detection in magnetic nanostructures"Physical Review B. 67・5. 052409/1-052409/4 (2003)

  • [文献書誌] T.Yamashita, et al.: "Andreev reflection in ferromagnet / superconductor / ferromagnet double junction systems"Physical Review B. 67・9. 094515/1-094515/8 (2003)

  • [文献書誌] S.Takahashi, et al.: "Spin-current induced Hall effect in superconductors"Physica B. 329-333. 1263-1264 (2003)

  • [文献書誌] H.Imamura, et al.: "Spin relaxation and tunnel magnetoresistance of a ferromagnet / superconductor / ferromagnet single-electron tunneling transistor"Physica E. 18・1-3. 43-44 (2003)

  • [文献書誌] T.Yamashita, et al.: "Andreev reflection in ferromagnet / superconductor / ferromagnet structures"Physica E. 18・1-3. 52-53 (2003)

  • [文献書誌] J.Martinek, et al.: "Kondo effect in quantum dots coupled to ferromagnetic electrodes"Physica E. 18・1-3. 75-76 (2003)

  • [文献書誌] Y.Utsumi, et al.: "The effect of large quantum fluctuation on the noise of a single-electron transistor"Physica E. 18・1-3. 93-94 (2003)

  • [文献書誌] J.Martinek, et al.: "Kondo effect in quantum dots coupled to ferromagnetic leads"Physical Review Letters. 91・12. 127203/1-127203/4 (2003)

  • [文献書誌] Y.Rikitake, et al.: "Time evolution of an exciton and a photon qubit coupled with each other"Journal of the Physical Society of Japan. 72・12. 3020-3023 (2003)

  • [文献書誌] T.Yamashita, et al.: "Crossed Andreev reflection in structures consisting of a superconductor with ferromagnetic leads"Physical Review B. 68・17. 174504/1-174504/8 (2003)

  • [文献書誌] Y.Hada, et al.: "Multivalley effect on electronic states in Si quantum dots"Physica E. 17. 24-25 (2003)

  • [文献書誌] T.Tasai, et al.: "Transport properties of quantum dots with strong electron-phonon interaction"Physica E. 17. 139-142 (2003)

  • [文献書誌] M.Murata, et al.: "Modulation of electronic states in semiconducting carbon-nanotubes with external electrodes"Physica E. 17. 384-385 (2003)

  • [文献書誌] Y.Hada, et al.: "Size and shape dependence of electronic states in silicon quantum dots"Physica Status Solidi (c). 0・4. 1153-1156 (2003)

  • [文献書誌] A.Ueda, et al.: "Numerical studies of Fano resonance in quantum dots embedded in AB rings"Journal of the Physical Society of Japan. 72・suppl.A. 157-158 (2003)

  • [文献書誌] T.Tasai, et al.: "Effects of polaron formation in semiconductor quantum dots on transport properties"Journal of the Physical Society of Japan. 72・6. 1495-1500 (2003)

  • [文献書誌] K.Ueno, et al.: "Mean-field calculations of transport properties through magnetic point contacts"Journal of the Physical Society of Japan. 72・6. 1501-1509 (2003)

  • [文献書誌] Y.Hada, et al.: "Electronic states in silicon quantum dots : Multivalley artificial atoms"Physical Review B. 68・15. 155322/1-155322/7 (2003)

  • [文献書誌] 江藤 幹雄: "量子ドットにおける核スピンのエンタングルメント機構"固体物理. 38・11. 725-732 (2003)

  • [文献書誌] M.Eto, et al.: "Current induced entanglement of nuclear spins in quantum dots"Journal of the Physical Society of Japan. 73・2. 307-310 (2004)

  • [文献書誌] M.Shirai, et al.: "Theoretical study on anti-site defects in half-metallic zinc-blende ferromagnets"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 発表予定. (2004)

  • [文献書誌] Y.Miura, et al.: "Atomic disorder effects on half-metallicity of the full-Heusler alloys Co_2(Cr,Fe)Al : a first-principles study"Physical Review B. 発表予定. (2004)

  • [文献書誌] Y.Miura, et al.: "A first-principles study on half-metallicity of disordered Co_2(Cr_<1-x>Fe_x)Al"Journal of Applied Physics. 発表予定. (2004)

  • [文献書誌] K.Nagao, et al.: "Ab initio calculations of zinc-blende CrAs/GaAs superlattices"Journal of Applied Physics. 発表予定. (2004)

  • [文献書誌] H.Imamura, et al.: "Twisted singlet in semiconductor artificial molecules"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 発表予定. (2004)

  • [文献書誌] H.Imamura, et al.: "Twisted exchange interaction between localized spins embedded in a one- or two-dimensional electron gas with Rashba spin-orbit coupling"Physical Review B. 発表予定. (2004)

  • [文献書誌] Y.Utsumi, et al.: "Indirect exchange interaction between two quantum dots in an Aharonov-Bohm ring"Physical Review B. 発表予定. (2004)

  • [文献書誌] M.Eto, et al.: "Entanglement of nuclear spins in spin-blocked quantum dots"Physica E. 発表予定. (2004)

  • [文献書誌] K.Ueno, et al.: "Numerical studies of transport propterties through point contacts of magnetic metals"Physica E. 発表予定. (2004)

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公開日: 2005-04-18   更新日: 2016-04-21  

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