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2020 年度 研究成果報告書

光検出時間分解磁気イメージングで探るナノ構造物理

研究課題

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研究課題/領域番号 17H01037
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ構造物理
研究機関東北大学

研究代表者

遊佐 剛  東北大学, 理学研究科, 教授 (40393813)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード半導体物性 / 磁気イメージング / 超高速分光
研究成果の概要

本研究では光検出イメージング法とその様々な派生技術を独自に開発し、ナノ構造物理の探索を行った。紫外の350 nmから近赤外の800 nmまでの帯域を持つGaA, GaN, ダイカルコゲナイドなど各種材料において、核スピンだけでなく、電子、ホール、励起子の電荷やスピンといった自由度をプロープにして多くの物理現象の解明に成功した。本申請で開発した独自技術を用いることで、スカーミオンの解明、整数、分数量子ホールエッジの励起の実空間実時間観測や、スピンヘリックスの輸送現象の解明、GaNでは不純物の特定と不純物密度の高感度検出、グラフェンInSeデバイスでの光輸送などを明らかにした。

自由記述の分野

物性物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在医療機関などで利用されている磁気イメージング法は、核スピンの共鳴周波数や緩和時間などの空間的な違いを可視化し、診断などに用いる測定法である。本研究は従来とは異なるイメージング法を開発、利用して、半導体ナノ構造と呼ばれる量子効果が顕著に現れる物理の探索を目指した。ナノ構造では波長帯域が紫外光から近赤外光までの材料系(ガリウムヒ素、窒化ガリウム、グラフェン、インジウムセレン等)を探索するとともに、ピコ秒(1兆分の1秒)スケール時間分解イメージングを開発して、電子、スピン、正孔、励起子などのダイナミクス(時間変化)を探索することで新たなナノ構造物理を明らかにした。

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公開日: 2022-01-27  

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