| 研究課題/領域番号 |
16K04977
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
伊藤 哲 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (70425099)
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| 研究期間 (年度) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| キーワード | z偏光 / スピン偏極 / スピン間相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は測定に用いるポンプ＆プローブ測定系の構築と，この系を用いた電子と正孔のスピン緩和の評価を行った．また，光の進行方向（z方向）に電場の振動成分を持つz偏光の形成に関する計算を行い，z偏光を用いたスピン操作に必要な条件を，ビームの集光点における電場の計算により解析した．
井戸幅の異なる二つの量子井戸が障壁層を挟み弱く結合した結合量子井戸（CQW）における，電子と正孔スピンのスピン緩和測定を偏光・時間分解ポンプ＆プローブ測定により行った．昨年度とは異なる井戸幅と障壁層幅を持つCQWを測定し，結果を比較することにより，エネルギーの高い井戸に正孔スピンだけが取り残されていること，電子が低いエネルギーの井戸へトンネル効果で移動する時間までに正孔スピンの偏極が保たれていれば，正孔のスピン緩和時間が長くなることが確認された．これは電子と正孔が空間的に分離したことにより，電子・正孔交換層が作用が弱くなったためと考えられる．また，ポンプ＆プローブ測定では発光（PL）測定とは異なり，電子か正孔どちらか，井戸に残されたキャリアのスピン状態を検出できることが確認できた．これは研究課題の目的であるスピン操作をCQWの二つの井戸を用いて行い，観測する過程で非常に重要な知見である．
更に，多重量子井戸（MQW）を用いて，直線偏光励起により形成されるスピン重ね合わせ状態の緩和機構についても実験・考察を行った．緩和時間の温度依存性を測定したところ，直線偏光で形成されるスピン偏極は主に正孔スピンの重ね合わせの位相の緩和により支配されていることが分かった．上記のCQWを用いてスピン操作を行う際にも正孔スピンの影響が重要であることが分かった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初購入予定であった空間位相変調器は予算の減額により購入できなくなったため，別予算で割り当て，z偏光を作るための偏光の調整を行った．昨年は採択が半年遅れたため，ｚ偏光の形成は本年度の課題としたが，空間位相変調器の手配の遅れもあり，z偏光の形成には至っていない．ただ，並行してレンズ集光点における電場の解析も行っており，次年度に向けた取り組みは進んでいる．
また，z偏光形成後のスピン操作において重要な役割を示す結合量子井戸（CQW）におけるスピン緩和については，ポンプ＆プローブ測定系の構築とともに多くの知見が得られており，2年半全体の研究機関で考えれば概ね順調に進展していると考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
z偏光の形成に関しては，光の集光点での電場計算を行うことにより空間位相変調器で形成すべき偏光分布の検討を行い，より効果的なｚ偏光が得れる条件を考察する．同時に，z偏光が実際に形成されているかを評価する系の構築を行う．
スピン間相互作用の観測についても検討を行う．スピン間相互作用の観測には結合量子井戸での測定が有効であると考えられるので，この系におけるスピン偏極と偏光の関係を測定と理論解析を通して考察する．
z偏光が得られない場合にも，直線偏光励起により形成されるスピン重ね合わせ状態によるスピン操作などを検討する．また，磁場を印加することで現れるスピン歳差運動の観測により，スピン間相互作用の評価を行うことも検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画からは予算額が変更となっているので，主にポンプ＆プローブ測定に必要な備品や光学部品の購入に当て，ほぼ予定通りの予算執行を行ったと考えている．
若干の残額があるが，最終年度の予算と合わせてより適切な光学部品などの消耗品の購入，研究成果の発表に係る経費にあてたいと考えている．
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