| 研究課題/領域番号 |
17H02728
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
橋本 克之 東北大学, 理学研究科, 助教 (30451511)
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| 研究分担者 |
ファウジ モハマドハムザ 東北大学, スピントロニクス学術連携研究教育センター, 助教 (90732892)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 核スピン共鳴 / 走査プローブ顕微鏡 / 量子ホール効果 / 量子ポイントコンタクト |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、走査核スピン共鳴マッピングによる量子ホール効果ブレークダウン状態における核スピン及び電子スピン偏極度の結果に関して、Nature Communicationsで論文発表を行った。これに伴い、「核スピン共鳴プローブ顕微鏡の開発に成功－量子構造のスピン状態のミクロスコピック MRI を実現－」 と題して報道発表を行い一般社会への説明も行った。出版前の論文審査のやり取りの中では、開発した顕微鏡の基本原理である、交流電界による核スピン共鳴の理論的な考察を行い、論文への追加説明を行った。また、核スピン偏極度マッピングにおいて、検出感度の空間変化のアーティファクトが少ないことを追加実験をすることで明らかにした。
核スピン共鳴マッピング時に同時に得られる走査ゲートイメージのパターンについても考察を行い、得られたパターンが、量子ホール効果の特徴である非散逸電気輸送特性を作り出すミクロスコピックな絶縁相構造であることが分かった。この結果に関しても論文にまとめPhysical Review Letter誌に投稿を行った。
上記の論文で示した高移動度ホールバーデバイスでの実験の後継実験として、低移動度ホールバーデバイス中での走査核スピン共鳴マッピングも行った。その結果、低移動度デバイスでも絶縁性非圧縮相の充填率依存性が高移動度デバイスと同様にあることが分かった。一方で、低移動度デバイスでは、高移動度に比べ増加する無秩序な静電ポテンシャルを反映してパターンの密度が大きくなることが分かった。
抵抗検出核磁気共鳴測定では、高次のランダウレベルにおける電流励起核スピン偏極を用いることで、１T以下の低磁場で核スピンの抵抗検出を行った結果に関して、Physical Review B誌への論文発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
走査核スピン共鳴顕微鏡システムのスキャンニングを行うためのピエゾの故障により、特にポイントコンタクトデバイス上での核スピン共鳴マッピングの実験が予定通りできなかったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
スキャナーの修理はすでに終了しており、核スピン偏極マッピングが可能な状況となっている。
今年度は、GaAs,InSb両方の量子ポイントコンタクトデバイス上での核スピン共鳴マッピングを早急に行う。また、InSb量子ポイントコンタクトの抵抗検出NMRに関しては、同材料のホールバーデバイスで抵抗検出核磁気共鳴が検出された傾斜磁場を用いた手法を用いた測定を行う。
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