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2022 年度 研究成果報告書

円偏光照射による電子系のスピン偏極とスピン依存シフト電流の理論

研究課題

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研究課題/領域番号 20K03841
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関金沢工業大学 (2022)
早稲田大学 (2020-2021)

研究代表者

田中 康寛  金沢工業大学, 基礎教育部, 講師 (50541801)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード光誘起相転移
研究成果の概要

スピン軌道相互作用の強い半導体などにおいて、円偏光照射によってスピン偏極が起こることを示し、電子系のバンド構造の効果や、スピン偏極の光電場強度、振動数依存性を、数値計算およびフロケ理論を用いて明らかにした。特に、ミクロなモデルに基づいた計算によって、現象論や単純化された過去の理論結果が統一的に理解され、このスピン偏極がよく知られた逆ファラデー効果として解釈できることを示した。本研究では、シフト電流そのものの計算までには至らなかったが、得られたスピン偏極はフェルミ面近傍で生じることから、スピンに依存した電流が発生することが予想され、この点は今後の課題となった。

自由記述の分野

物性理論

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた円偏光誘起スピン偏極に関する成果は、古くから知られた逆ファラデー効果に関する過去の多くの理論を現代的かつ統一的な視点から捉え直すとともに、スピン偏極に対する電子系のバンド構造の影響といった、これまでにない知見を与えているという点で学術的な意義がある。さらに、我々が行った理論解析結果は、スピン軌道相互作用の強い半導体において観測が可能であると予測され、将来的に光で電子系のスピンや光誘起電流を制御するといった応用上の観点からも重要な結果と考えられる。

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公開日: 2024-01-30  

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