半導体ナノ構造における量子相関の生成と検出

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19674001
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小林 研介 京都大学, 化学研究所, 准教授 (10302803)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: メゾスコピック系 / 量子雑音

研究概要

独自に開発した高感度電流雑音測定系を用いることによって、電子干渉計、量子ドット、量子細線というエンタングルメント生成と検出の舞台となる半導体ナノ構造における量子雑音測定を行った。その結果、量子系におけるゆらぎの定理の初の検証実験や、核スピン偏極集団の生成などの成果を得た。本研究によって、高精度の電流雑音測定がエンタングルメント検出および非平衡輸送現象のプローブとして必須であることが確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of Full Shot Noise in CoFeB/MgO/CoFeB-based Magnetic Tunneling Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: Koji Sekiguchi, Tomonori Arakawa, Yoshiaki Yamauchi, Kensaku Chida, Masaki Yamada, Hiromasa Takahashi, Daichi Chiba, Kensuke Kobayashi, and Teruo Ono
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 96 ページ: 252504-1-252504-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of the visibility in an electronic Mach-Zehnder inter fero meter (2010)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hashisaka, Andreas Helzel, Shuji Nakamura, Leonid Litvin, Yoshiaki Yamauchi, Kensuke Kobayashi, Teruo Ono, Hans-Peter Tranitz, Werner Wegscheider, Christoph Strunk
  • 雑誌名: Physical E 巻: 42 ページ: 1091-1094
  • 査読あり
• [雑誌論文] None quilibrium Fluctuation Relations in a Quantum Coherent Conductor (2010)
  • 著者名/発表者名: Shuji Nakamura, Yoshiaki Yamauchi, Masayuki Hashisaka, Kensaku Chida, Kensuke Kobayashi, Teruo Ono, RenaudLeturcq, Klaus Ensslin, Keiji Saito, Yasuhiro Utsumi, and Arthur C. Gossard
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 104 ページ: 080602-1-080602-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large positive magne to resistive effect in silicon induced by the space-charge effect (2009)
  • 著者名/発表者名: Michael P. Delmo, Shinpei Yamamoto, Shinya Kasai, Teruo Ono, and Kensuke Kobayashi
  • 雑誌名: Nature 巻: 457 ページ: 1112-1115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Universality of bias-and temperature-in duced dephasing in ballistic electronic inter fero meters (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Yamauchi, Masayuki Hashisaka, Shuji Nakamura, Kensaku Chida, Shinya Kasai, Teruo Ono, Renaud Leturcq, Klaus Ensslin, Daniel C. Driscoll, Arthur C. Gossard, and Kensuke Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 79 ページ: 161306-1-161306-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conductance anomaly and Fano factorre duction in quantum point contacts (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuji Nakamura, Masayuki Hashisaka, Yoshiaki Yamauchi, Shinya Kasai, Teruo Ono, and Kensuke Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 79 ページ: 2013081-201308-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noise measure ment system at electron temperature down to 20 mK with combinations of the low pass filters (2009)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hashisaka, Yoshiaki Yamauchi, Kensaku Chida, Shuji Nakamura, Kensuke Kobayashi, and Teruo Ono
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 80 ページ: 096105-1-096105-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current-controlled magne toresistance in silicon in non-Ohmic transport regimes (2009)
  • 著者名/発表者名: Michael P. Delmo, Shinya Kasai, Kensuke Kobayashi, Teruo Ono
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 95 ページ: 132106-1-132106-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bolometric detection of quantum shotnoise in coupled mesoscopic systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hashisaka, Yoshiaki Yamauchi, Shuji Nakamura, Shinya Kasai, Teruo Ono, and Kensuke Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 78 ページ: 241303-1-241303-4
  • 査読あり
• [学会発表] 半導体量子系における非平衡電流雑音 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林研介
  • 学会等名: 第4回DYCEシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] 半導体量子系における『ゆらぎの定理』の検証実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林研介
  • 学会等名: 基研研究会「非平衡系の物理-非平衡ゆらぎと集団挙動-」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
  • 年月日: 20101118-20
• [学会発表] Large Positive Magnetoresistive Effect Induced by the Space-Charge Effect in Silicon (2010)
  • 著者名/発表者名: Takada, A.
  • 学会等名: the 30th International Conference on Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20100725-30
• [学会発表] 半導体量子系における『ゆらぎの定理』の検証実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林研介
  • 学会等名: 古典および量子ダイナミクス・非平衡統計力学に関するワークショップ
  • 発表場所: 東京大学弥生キャンパス
  • 年月日: 20100212-14
• [学会発表] Non-e quilibrium Noise in Mesoscopic Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Kobayashi
  • 学会等名: Global COE seminar
  • 発表場所: University of Tokyo
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] 半導体メゾスコピック系における電子および核スピン依存量子伝導 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林研介
  • 学会等名: 第14回半導体スピン工学の基礎と応用(PASPS-14)「半導体スピントロニクスの展開」
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス
  • 年月日: 20091221-22
• [学会発表] Large Positive Magne to resistive Effect Induced by the Space-Charge Effect in Silicon (2009)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Kobayashi
  • 学会等名: International IMR Workshop on Group IV Spintronics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20091005-06
• [学会発表] Large Positive Magnetoresistive EffectInduced by the Space-Charge Effect in Silicon (2009)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Kobayashi
  • 学会等名: Korean Physical Society Meeting
  • 発表場所: Daejon, Korea
  • 年月日: 2009-04-23
• [学会発表] 半導体メゾスコピック系における電子のコヒーレンスと多体効果の制御に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林研介
  • 学会等名: 第3回(2009年)日本物理学会若手奨励賞受賞講演、日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教学院池袋キャンパス
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Tuning of the Spin-dependent Transport in Quantum Point Contacts (2008)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Kobayashi
  • 学会等名: The 23rd Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop, Spin Transport in Condensed Matter(STCM)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20081027-1128
• [学会発表] Coherence and Correlation of Electrons in Quantum Hybrid Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Kobayashi
  • 学会等名: Moriond 2008 :"Quantum Transport and Nanophysics"
  • 発表場所: La Thuile, Italy
  • 年月日: 20080308-15
• [学会発表] Detection of shotnoise in coupled mesoscopic systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Kobayashi
  • 学会等名: International work shop "Interactionand Interference in Nanoscopic Transport
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 20080218-23
• [学会発表] 半導体二次元電子系上の量子ポイントコンタクトにおけるスピン依存伝導 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林研介
  • 学会等名: 第1回界面科学研究会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2008-12-19
• [備考] ホームページ等・京都大学化学研究所小野研究室(代表者が2012年3月まで准教授として在職)
  • URL: http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~ono/onolab/public_html/indexj.html
• [備考] アウトリーチ活動「磁石であそぼう」(京都大学宇治キャンパス公開2007、2007年10月20日-21日、京都大学宇治キャンパス)
• [備考] 「磁石であそぼう」(京都大学宇治キャンパス公開2008、2008年10月18日-19日、京都大学宇治キャンパス)
• [備考] 「磁石であそぼう」(京都大学宇治キャンパス公開2009、2009年10月24日-25日、京都大学宇治キャンパス)
• [備考] 「磁石であそぼう」(京都大学宇治キャンパス公開2010、2010年10月23日-24日、京都大学宇治キャンパス)
• [備考] 新聞掲載「巨大磁気抵抗効果京大、シリコンで発見磁気センサーに応用も」、日刊工業新聞(2009年2月26日27面)
• [備考] 「シリコンにも磁気抵抗効果読み取り装置に応用も」、京都新聞(2009年2月26日29面)
• [備考] 「シリコンに磁場おや電気抵抗変化」、朝日新聞(2009年2月26日夕刊9面)
• [備考] 「シリコンに高い電圧で巨大磁気抵抗効果」、産経新聞(2009年3月4日21面)
• [備考] 「シリコンに磁気抵抗効果京大化学研が発見」読売新聞(2009年3月23日27面)
• [備考] 「小林氏、土居氏に湯川・朝永奨励賞」、京都新聞(2010年12月23日22面)
• [産業財産権] 磁気抵抗素子及び磁気感応スイッチ (2010)
  • 発明者名: 小林研介、小野輝男
  • 権利者名: 小林研介、小野輝男
  • 産業財産権番号: 特許、 PCT/JP2010/52409
  • 出願年月日: 2010-02-18
  • 外国
• [産業財産権] 磁気抵抗素子及び磁気感応スイッチ (2009)
  • 発明者名: 小林研介、小野輝男
  • 権利者名: 小林研介、小野輝男
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-136275
  • 出願年月日: 2009-06-05