原子層物質におけるバレースピンフォトニクスの創生と応用

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06331
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松田 一成 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (40311435)
• 研究分担者: 小鍋 哲 法政大学, 生命科学部, 准教授 (40535506) ; 北浦 良 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50394903) ; 岡田 晋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70302388)
• 研究期間 (年度): 2016-05-31 – 2021-03-31
• キーワード: 原子層物質 / バレースピン / フォトニクス

研究成果の概要

本研究では、バレーとスピン自由度が結合し新たな物性を発現しうる原子層物質を舞台に、特異な量子光学現象の解明を通してバレースピンの本質を理解すること、さらに、その知見を最大限活用しバレースピン制御を目指した。本研究課題において目標とした、バレースピン物理の解明において本質をなすバレースピン分極緩和の詳細な物理メカニズムを明らかにできた。また、バレースピン分極の外部制御を、クーロン遮蔽を介したバイアス電圧印可で実現するなど大きな進展があった。さらに、原子層物質での微小共振器発光デバイスなど、新奇な物性発現に留まらず、その応用であるバレースピンフォトニクスの研究局面を開いた。

自由記述の分野

工学（応用物性）

研究成果の学術的意義や社会的意義

一連の研究は、新たな物理自由度であるバレースピンの本質を明らかにする、という共通の目標に対して、結晶成長・光学実験・第一原理計算・多体理論のエキスパートが連携し共同で遂行することで可能となったものであり、その学術的な意義は物理のみに留まらず広く光科学・物質科学の発展に大きく寄与するものである。さらに、バレースピン制御を利用した新たな原理のデバイスを通して、「バレースピンフォトニクス」という、工学的にも一つの大きな進展があったと言える。