| 研究課題/領域番号 |
20K03814
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
青野 友祐 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (20322662)
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| 研究分担者 |
小峰 啓史 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (90361287)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 量子微細構造 / 核スピン |
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| 研究実績の概要 |
量子ポイントコンタクト(QPC)において、面内磁場中では、QPC近傍に核スピン分極が生じていることが明らかになっており、QPCにおける電子スピンフィルタリング効果により、QPC電流の上流側と下流側で核スピン分極が反転する双極構造が形成される。面内磁場のゼーマン効果により伝導チャネルがスピン分極しているときにQPC近傍に形成される核スピン分極の様子を超微細構造に関するフェルミの黄金律に基づいて計算を行った。その結果、ゲート電圧によりQPCを通過できるスピンの向きが反転することに伴いにより、電界制御による核スピン分極の制御が可能であることを示した。
QPCのコンダクタンスのゲート電圧依存性の中には、QPCのポテンシャル構造が反映される。QPCポテンシャルが放物型の場合には、コンダクタンスのゲート電圧依存性のスロープの幅がポテンシャルの曲率を与える。最近の実験において、多数のQPCの曲率はゲート長を変えてもほとんど変化がないことが示され、この特性が乱れポテンシャルによってもたらされていることが示唆された。そこで、乱れポテンシャルのあるQPCのコンダクタンスのゲート電圧依存性を、1次元と２次元のタイトバインディング模型を用いて考察した。乱れポテンシャルは、ポテンシャルの相関関数が、ガウシアン型の空間相関を持つ場合を考察し、乱れポテンシャルの大きさと空間相関長を与えたときに、ゲート電圧依存性のサンプル平均をとることで、実効的QPC長を求めた。その結果、実効的なQPC長さの変化は、QPC長に対してあまり変化しないばかりか、緩やかに減少することもあることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
量子微細構造における動的核スピン分極ついて解明することを目的としているが、令和２年度はQPCの構造変化に関する研究とゲート電圧による核スピン分極制御の研究計画について着手して、成果をあげることができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も、研究計画に基づいて、量子ポイントコンタクト(QPC)を流れる電流に起因した電子スピンによるQPC近傍における動的な核スピン分極のコヒーレンスの創発と制御に関する研究を推進する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19の影響により、国内外学会の旅費と参加費の使用額について、予定から変更が生じた。今年度も研究計画を進めるために必要な数値計算環境の補充のための経費および研究成果発表のための経費として使用する計画である。
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