| 研究課題/領域番号 |
16H06359
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
村山 明宏 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00333906)
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| 研究分担者 |
寒川 誠二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30323108)
末岡 和久 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (60250479)
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| 研究期間 (年度) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| キーワード | 半導体量子ドット / スピン光デバイス / 電子スピン注入 / スピンダイナミクス |
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| 研究成果の概要 |
電子のスピン情報（スピン偏極）を光のスピン情報（円偏光）に変換する光電スピン情報変換基盤の構築を目指して、実用半導体量子ドットへのスピン偏極電子の輸送・注入と室温動作デバイスを研究した。
InGaAs量子井戸とドットのトンネル結合による高効率スピン注入と、超格子バリアのスピン輸送を実現した。GaNAs量子井戸とInAsドットのトンネル結合により、GaNAsのスピン偏極増幅効果を利用して室温で90％のスピン偏極を円偏光に変換し、実用スピンデバイスに広く応用可能な新しい基盤技術を提案した。Fe電極からの電流注入スピン偏極発光ダイオードの室温動作と、スピン偏極を電界で制御する電界効果素子を確立した。
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| 自由記述の分野 |
電気電子工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光デバイス性能に優れ電子の持つスピン情報の保持が可能な半導体量子ドットへのスピン輸送・注入ダイナミクスの解明は、量子物質科学の重要な知見となる。さらに、半導体中のスピン輸送や室温以上でも高効率に働くスピン偏極の増幅は、通常の実用半導体では不可避なスピン緩和（スピン情報の損失）への抜本的な対策となり、半導体スピントロニクスや量子情報理工学に大きなインパクトを与えうる。そして、電流注入や電界効果による室温動作可能な光スピンデバイスにより、基礎研究に留まっていた半導体光スピントロニクスの実用化への道筋を具体化し、電子や光の状態を利用する超低消費電力の次世代情報システムへの発展を促すことができる。
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