• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2008 年度 実績報告書

半導体量子井戸における零磁場スピン分離の定量的研究とメゾスコピック物理への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19684009
研究機関北海道大学

研究代表者

古賀 貴亮  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (30374614)

キーワードスピントロニクス / 半導体量子井戸 / スピン軌道相互作用 / ラシュバ効果 / メゾスコピック物理
研究概要

昨年度に引き続き、InGaAs/InAlAs量子井戸(電子系)での正方形/長方形ループ配列構造の電子輸送特性(スピン干渉効果)の測定を行った。スピン干渉効果は、量子井戸のポテンシャルの歪みに依存するRashba効果と結晶構造の空間反転非対称性に起因するDresselhaus効果、双方に依存するため、ループ配列構造を長方形にし、その長辺をどの結晶軸に向けるかによって、Dresselhaus項の結晶方位依存性(異方性)を研究することができる。今回、そのような実験に初めて成功した。その結果、理論で使われている結晶方位は、V族元素を原点に配置し、III族元素を1/4(111)の点に配置して定義されているが、実験で使われている結晶軸の定義はその逆であることが判明した。そのため、はじめのうちは、実験結果と理論結果が一致せず、研究に困難を来たしたが、InP(001)半導体基板表面にフォトレジストにより、ライン/スペースパターンを描き、塩酸によるエッチングを行い、その後の断面形状観察により、原子配置を元にした曖昧さのない結晶方位を確定した。このことにより、理論の場合と実験の場合で結晶軸の定義が同一となっていないことがはっきりとし、この問題を修正すると、実験結果と理論結果とは、見事に一致した。また、新たな展開として、ポテンシャル形状が対称な量子井戸にて、サブバンドをカップルする効果としてのRashba効果の研究を開始した。モデルシステムとして、AlSb/InAs/AlSb量子井戸を仮定したシミュレーションで、サブバンド分離エネルギーの値は、Rashba効果によって支配されることがわかった。これらの結果は、量子情報素子実現の鍵となる電子スピン制御に関する基礎的な研究として非常に重要で意義深いもである。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2009 2008

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] Experimental study of spin interference phenomena in InGaAs/InAlAs rectangular loop arrays2009

    • 著者名/発表者名
      S. Faniel, T. Koga, Y. Sekine
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会
    • 発表場所
      立教大学, 東京都豊島区
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] Experimental investigation of spin interference phenomena in InGaAs/In AlAs rectangular loop arrays2009

    • 著者名/発表者名
      S. Faniel, T. Koga, Y. Sekine
    • 学会等名
      米国物理学会APS March Meeting 2009
    • 発表場所
      ピッツバーグ国際会議場アメリカ合衆国ピッツバーグ
    • 年月日
      2009-03-18
  • [学会発表] InGaAs/InAlAs長方形ループスピン干渉計におけるRashba、Dresselhausスピン軌道相互作用2008

    • 著者名/発表者名
      S. Faniel, 章黎, 古賀貴亮, 関根佳明
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学, 春日井市
    • 年月日
      2008-09-05
  • [学会発表] Demonstration of Spin Interference in Rectangular Loop Arrays Using InGaAs/InAlAs Quantum Wells2008

    • 著者名/発表者名
      T. Koga, M. Kim, S. Faniel and Y. Sekine
    • 学会等名
      Fifth International Conference on Physics and Ap plications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS-V)
    • 発表場所
      Bourbon Cataratas Resort & Convention Center, Foz do Iguacu, Brazil
    • 年月日
      2008-08-05

URL: 

公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi