強磁場中伝導電子スピンコヒーレンスの光学的研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17072006
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 高増 正 独立行政法人物質・材料研究機構, 量子ドットセンター・ナノ物性グループ, 主幹研究員 (60212015)
• 研究分担者: 今中 康貴 独立行政法人物質・材料研究機構, 量子ドットセンター, 主任研究員 (70354371) ; 寺嶋 太一 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノスケール物質萌芽ラボ, 主幹研究員 (40343834) ; 木戸 義勇 独立行政法人物質・材料研究機構, 強磁場ステーション, ステーション長 (10013541) ; 嶽山 正二郎 東京大学, 物性研究所, 教授 (20163446) ; 小嶋 映二 東京大学, 物性研究所, 助教 (10376650) ; 滝田 宏樹 筑波大学, 物質工学系, 教授 (00011213) ; 黒田 眞司 筑波大学, 数理物質科学研究科, 教授 (40221949) ; 横井 裕之 熊本大学, 工学部, 准教授 (50358305)
• 連携研究者: 宇治 進也 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ量子輸送グループ, グループリーダー (80344430)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: 強磁場 / スピン科学 / 磁気光学 / 半導体 / 低次元 / 磁性半導体 / ナノチューブ / 有機伝導体

研究概要

半導体を始めとする伝導電子の持つスピン物性を明らかにするため、主に強磁場下での光学的手法を中心とした電子物性研究を行った。その結果、GaAs/AlGaAsへテロ構造中の2次元伝導電子系の持つスピン配向状態の磁場中でのコヒーレンス状態、外部電場、光による操作性に関する多くの知見を得た。また、強磁場下での光学測定をツールとして、ZnCrTeやCdMnTe等の興味深いスピン物性を有する半導体やカーボンナノチューブ、有機伝導体のスピン、電子基礎物性を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Cyclotron resonance of two-dimensional electron system affected by neighboring quantum dot layer (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Takehana, Y. Imanaka, T. Takamasu, M. Henini
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 96 ページ: 193110-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Near-Infrared Spectroscopy in Magnetic Fields Above 100 T (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yokoi, M. Effendi, E. Kojima, S. Takeyama
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 159 ページ: 311-314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible Phase Transition Deep Inside the Hidden Order Phase of Ultraclean URu2Si2 (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, K. Hashimoto, T. Shibauchi, T. Sasaki, H. Oizumi, N. Kobayashi, T. Takamasu, K. Takehana, Y. Imanaka, T.D. Matsuda, Y. Haga, Y. Onuki, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 102 ページ: 156403-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically Induced Long-Lived Electron Spin Coherence in ZnSe/BeTe Type-II Quantum Wells (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Mino, Y. Kouno, K. Oto, K. Muro, R. Akimoto, S. Takeyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 92 ページ: 153101-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermi Surface in LaRhSi3 and CeRhSi3 (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Terashima, M. Kimata, S. Uji, T. Sugawara, N. Kimura, H. Aoki, H. Harima
  • 雑誌名: Phys. Rev. 78 ページ: 205107-1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full-Magnetization of Geometrically Frustrated CdCr2O4 Determined by Faraday Rotation Measurements at Magnetic Fields up to 140 T (2008)
  • 著者名/発表者名: E. Kojima, A. Miyata, S. Miyabe, S. Takeyama, H. Ueda
  • 雑誌名: Y. Ueda, Phys. Rev. 77 ページ: 212408-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially Direct Charged Exciton Photoluminescence in Undoped ZnSe/BeTe type-II Quantum Wells (2008)
  • 著者名/発表者名: Z.W. Ji, S. Takeyama, H. Mino, K. Oto, K. Muro, R. Akimoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 92 ページ: 093107-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin and Control of High-temperature Ferromagnetism in Semiconductors (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Kuroda, N. Ni shizawa, K. Takita, M. Mitome, Y. Bando, K. Osuch
  • 雑誌名: T. Dietl, Nature Materials 6 ページ: 440-446
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extremely High Upper Critical Magnetic Field of the Noncentrosymmetric Heavy Fermion Superconductor CeRhSi3 (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Kimura, K. Ito, H. Aoki, S. Uji, T. Terashima
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 98 ページ: 197001-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modification of the Quantum Hall Effect by the Charge State of a Nearby Quantum Dots Layer (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Takehana, T. Takamasu, M. Henini
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 ページ: 114713-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence of Yb3+-doped CuInS2 Single Crystals Prepared by In-flux and Chemical Vapor Transport Methods (2006)
  • 著者名/発表者名: N. Tsujii, Y. Imanaka, T. Takamasu, H. Kitazawa
  • 雑誌名: G. Kido, Journal of Alloys and Compounds 408-412 ページ: 791-795
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vortex Dynamic and the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in a Magnetic-field-induced Organic Superconductor (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Uji, T. Terashima, M. Nishimura, Y. Takahide, T. Konoike, K. Enomoto, H. Cui, H. Kobayashi, A. Kobayashi, H. Tanaka, M. Tokumoto, E.S. Choi, T. Tokumoto, D. Graf
  • 雑誌名: J.S. Brooks, Phys. Rev. Lett. 97 ページ: 157001-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of ferromagnetism due to hole doping in Zn1-xCrxTe grown by molecular-beam epitaxy (2005)
  • 著者名/発表者名: N. Ozaki, I. Okabayashi, T. Kumekawa, N. Nishizawa, S. Kuroda, K. Takita
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 87 ページ: 192116,1-3
  • 査読あり
• [学会発表] 強磁場を用いた単層カーボンナノチューブの励起子状態の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横井裕之
  • 学会等名: 九州大学先導物質化学研究所非常勤講師講演会
  • 発表場所: 福岡県春日市
  • 年月日: 2009-11-06
• [学会発表] 量子ドットー2次元電子相関係のコヒーレンス (2008)
  • 著者名/発表者名: 高増正
  • 学会等名: 物性科学領域横断研究会-スピンが拓く物性科学の最前線-
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20081129-20080201
• [学会発表] 一次元有機導体の強磁場SDW状態 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宇治進也
  • 学会等名: 物性科学領域横断研究会-スピンが拓く物性科学の最前線-
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20081129-20080201
• [学会発表] Calorimetric Measurements of One-Dimensional Organic Conductor (TMTSF)2ClO4 in High Magnetic Field up to 35 T (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Uji, et al.
  • 学会等名: 6th International Conference on Physical Phenomena in High Magnetic Fields (PPHMF-VI)
  • 発表場所: Tallinn, Estonia
  • 年月日: 20080801-20080806
• [学会発表] Control of Nanocluster Formation and Ferromagnetic Properties in Diluted Magnetic Semiconductors (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kuroda
  • 学会等名: 29th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil.
  • 年月日: 20080727-20080801
• [学会発表] 磁性半導体における磁性元素の不均一分布と強磁性特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒田眞司
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 東大阪市
  • 年月日: 20080323-20080326
• [学会発表] Two-Dimensional Exciton Complexes in High Magnetic Fields (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Takeyama
  • 学会等名: International Workshop on High Magnetic Field Research "New Horizon in High Magnetic Fields"
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 20060117-20060120
• [学会発表] Cyclotron Resonance in II-VI Semiconductors at THz Region (2005)
  • 著者名/発表者名: Y. Imanaka, T. Takamasu, K. Takehana, M. Oshikiri, G. Kido, H. Nojiri, Y. Matsuda, H. Arimoto, S. Takeyama, N. Miura, G. Karczewski, T. Wojtowicz, J. Kossut
  • 学会等名: 12th International Conference of II-VI Compounds
  • 発表場所: Warsaw, Poland.
  • 年月日: 20050911-20050916
• [図書] 粉体および粉末冶金(磁場印加中熱分解による強磁性熱分解炭素の作製, 56) (2009)
  • 著者名/発表者名: 神島 謙二, 宮田 大資, 佐藤 佑樹, 徳江 将, 柿崎 浩一, 平塚 信之, 今中 康貴, 高増 正
  • 総ページ数: 456-460
  • 出版者: 粉体粉末冶金協会
• [図書] 実験物理科学シリーズ5 強磁場の発生と応用(定常磁場下の電気的測定) (2008)
  • 著者名/発表者名: 高増正
  • 総ページ数: 255-263
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 日本金属学会誌(有機伝電体における磁場誘起超伝導, 71) (2007)
  • 著者名/発表者名: 宇治進也
  • 総ページ数: 934-939
  • 出版者: 日本金属学会
• [図書] Narrow Gap Semiconductors(Magneto-optical Study of Aharonov-Bohm effect on Second Subbands in Single-walled Carbon Nanotubes) (2005)
  • 著者名/発表者名: H. Yokoi, N. Kuroda, Y. Kim, S. Kazaoui, N. Minami, K. Uchida, S. Takeyama
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: Taylor & Francis
• [備考]
  • URL: http://www.nims.go.jp/nmp/http://takeyama.issp.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 「強磁性半導体、温度制御技術を開発、筑波大など」、日経産業新聞、2007. 5. 22、添加物制御によりCrZnTeで室温の強磁性半導体を得ることに成功
• [備考] 「強磁性半導体内のナノ結晶形成、不純物添加し制御、筑波大など」、日刊工業新聞、2007. 5. 23、不純物制御により強磁性半導体においてナノ組織の形成を制御することに成功
• [備考] 「半導体、室温でも磁性」、朝日新聞、2007. 5. 25、CrZnTe系で室温の強磁性半導体を開発