| 研究課題/領域番号 |
14076105
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
白井 正文 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70221306)
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| 研究分担者 |
今村 裕志 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30323091)
江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (00221812)
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| キーワード | スピントロニクス / 第一原理計算 / 希薄磁性半導体 / スピン注入 / 量子ポイントコンタクト / 量子ドット / 量子情報 / 量子メディア変換 |
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| 研究概要 |
光スピントロニクス材料として期待されるワイドバンドギャップ磁性半導体において、磁性不純物の空間分布や格子欠陥が強磁性転移温度に及ぼす影響を第一原理計算に基づいて検証した。磁性不純物間には引力的な相互作用がはたらくため、希薄磁性半導体においては互いに磁気的に結合していない高不純物濃度クラスタが形成され、強磁性転移温度は低くなる。また、窒化ガリウムにドープされた磁性スピン間の強磁性相互作用は窒素空孔が存在すると弱められるので、高い強磁性転移温度を得るためには、窒素空孔の生成を抑制する必要がある。(白井)
光子-電子スピン量子メディア変換を量子力学的モデルで記述し、一光子の偏光状態から電子のスピン状態へ量子情報が転写される過程のダイナミクスを解析した。詳細な解析の結果、高い転写確率を得るためには、光子-量子ドット結合強度と量子ドットからのホールのトンネルレートの両方を入射光子のスペクトル幅よりも大きくとり、かつ、マッチング条件を満たす必要があることを明らかにした。(今村)
半導体微細加工で作製される微小なくびれ構造や量子ポイントコンタクトを利用した新しいスピン注入のアイディアを提案した。スピン軌道相互作用が存在する場合の量子ポイントコンタクトの輸送特性を数値計算によって調べ、電気伝導度の量子化が見られること、透過した電子は電流に垂直な方向にスピン分極すること、InGaAsヘテロ構造において50%以上のスピン分極が得られることを示した。他に、量子ドットにおける電子格子相互作用による位相緩和の解明、2重量子ドット系でのスピン結合の評価および量子演算のシミュレーションを行った。(江藤)
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