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2014 年度 実績報告書

半導体量子構造による電子波束のダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 21000004

研究代表者

藤澤 利正  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (20212186)

研究分担者 村木 康二  日本電信電話株式会社NTT物性研究所, 量子電子物性部, 主幹研究員 (90393769)
熊田 倫雄  日本電信電話株式会社NTT物性研究所, 量子電子物性部, 主任研究員 (30393771)
村上 修一  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30282685)
キーワードメゾスコピック系 / 半導体物性
研究実績の概要

本研究は、半導体量子ドット・量子ホール効果・スピントロニクスの研究と量子光学の知識を融合し、「半導体量子構造による電子波束のダイナミクス」の研究を推進するものである。単一電子波束やプラズモンの干渉性、スピン依存現象を探求し、多体電子状態の物性測定に応用するとともに、電子波束を用いた新たな応用技術への可能性を追求する。GaAsやグラフェンでの実験研究や、トポロジカル絶縁体での理論研究を中心に研究を進め、下記の成果を得た。
[1]量子ホールエッジチャネルが近接した系により、人工的な朝永ラッティンジャー流体を形成し、熱平衡状態に達しない特異な非平衡電子分布を観測した。特に、対向するエッジチャネル間で熱輸送はあるが、同じ電子温度に達しない様子を観測し、朝永ラッティンジャー流体の可積分性を示している可能性を示唆した。[2]二重量子ドットにおいて観測されるスピン閉塞において、交換相互作用に起因してスピン一重項が閉塞される条件を見出した。この条件は2つの量子ドットの核スピン環境が等しくなった場合で、電子スピンの環境を制御する技術に発展できると考えている。[3]表面弾性波共振器中の二重量子ドットの輸送特性から、フォノン支援トンネルを観測し、共振器中で増強されたフォノン場を確認した。フォノンを用いた共振器量子電気力学への発展性が期待できる。[4]量子ホール系と同等のトポロジカルな状態をスピン波について実現する、トポロジカルマグノニック結晶の実現方法を理論的に提案した。特に円板状磁石の周期構造での理論計算を行い、双極子相互作用によるトポロジカルな状態の起源を解明した。[5]トポロジカル絶縁体同士の界面について、ループ状にギャップが閉じるような特異な界面状態が実現する場合があることを示し、その条件を明らかにした。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Shot-noise evidence of fractional quasiparticle creation in a local fractional quantum Hall state2015

    • 著者名/発表者名
      M. Hashisaka, T. Ota, K. Muraki, and T. Fujisawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 114 ページ: 056802-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.114.056802

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interfacial Fermi Loops from Interfacial Symmetries2014

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Takahashi and Shuichi Murakami
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 113 ページ: 256406-1-256406-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.113.256406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristic Current Levels of a Double Quantum Dot in the Spin Blockade Regime2014

    • 著者名/発表者名
      S. Sharmin, K. Muraki, T. Fujisawa
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 4 ページ: 12007-1-4

    • DOI

      10.7566/JPSCP.4.012007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasmon transport and its guiding in graphene2014

    • 著者名/発表者名
      N. Kumada, R. Dubourget, K. Sasaki, S. Tanabe, H. Hibino, H. Kamata, M. Hashisaka, K. Muraki, T. Fujisawa
    • 雑誌名

      New J. Phys.

      巻: 16 ページ: 063055-1-12

    • DOI

      10.1088/1367-2630/16/6/063055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved charge fractionalization in inhomogeneous Luttinger liquids2014

    • 著者名/発表者名
      E. Perfetto, G. Stefanucci, H. Kamata, and T. Fujisawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 89 ページ: 201413-1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.89.201413

    • 査読あり
  • [学会発表] Nuclear Overhauser effect on exchange-induced spin blockade in a two-electron double quantum dot2015

    • 著者名/発表者名
      D. Imanaka, S. Sharmin, M. Hashisaka, K. Muraki, and T. Fujisawa
    • 学会等名
      Int. Symp. Quantum System and Nuclear Spin Related Phenomena(QSNS)
    • 発表場所
      宮城蔵王ロイヤルホテル宮城県
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-equilibrium binary spectrum in coupled quantum Hall edge channels2014

    • 著者名/発表者名
      K. Washio, R. Nakazawa, M. Hashisaka, K. Muraki, and T. Fujisawa
    • 学会等名
      Int. Conf. Topological Quantum Phenomena(TQP2014)
    • 発表場所
      京都大学京都府
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-20
  • [学会発表] Topological chiral edge modes and Berry curvature of magnons2014

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      Uppsala University-Tokyo Tech Joint Symposium
    • 発表場所
      Uppsala University, Sweden
    • 年月日
      2014-09-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Study of double quantum dots in a surface acoustic wave cavity2014

    • 著者名/発表者名
      J.C.H. Chen
    • 学会等名
      4th Summer School on Semiconductor/Superconductor Quantum Coherence Effects and Quantum Information
    • 発表場所
      ホテルサンバレー那須栃木県
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] Effect of nuclear-spin polarization on the triplet resonance in a two-electron spin double quantum dot2014

    • 著者名/発表者名
      D. Imanaka
    • 学会等名
      4th Summer School on Semiconductor/Superconductor Quantum Coherence Effects and Quantum Information
    • 発表場所
      ホテルサンバレー那須栃木県
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] Topological chiral edge modes and Berry curvature of magnons2014

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      Quantum Spin Dynamics : From Exotic Excitations to Novel Transport and Non-Equilibrium Phenomena(QSD14)
    • 発表場所
      Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme Dresden, Germany
    • 年月日
      2014-09-01
    • 招待講演
  • [学会発表] Electron Transport in a Double Quantum Dot Induced by a Surface Acoustic Wave Cavity Mode2014

    • 著者名/発表者名
      J.C.H. Chen, R. Kosaka, M. Hashisaka, K. Muraki, T. Fujisawa
    • 学会等名
      32nd Int. Conf. Phys. Semicond.(ICPS2014)
    • 発表場所
      Austin, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
  • [学会発表] Non-Equilibrium Heating between Counter-Propagating Quantum Hall Edge Channels2014

    • 著者名/発表者名
      K. Washio, R. Nakazawa, M. Hashisaka, K. Muraki, and T. Fujisawa
    • 学会等名
      32nd Int. Conf. Phys. Semicond.(ICPS2014)
    • 発表場所
      Austin, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
  • [学会発表] Cross Correlation Measurement of Repartitioned Noise in a Quantum Hall Edge Channel2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ota, M. Hashisaka, K. Muraki, T. Fujisawa
    • 学会等名
      32nd Int. Conf. Phys. Semicond.(ICPS2014)
    • 発表場所
      Austin, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
  • [学会発表] Fractional Charge Tunneling through a Local Fractional Quantum Hall Region2014

    • 著者名/発表者名
      M. Hashisaka, T. Ota, K. Muraki, and T Fujisawa
    • 学会等名
      32nd Int. Conf. Phys. Semicond.(ICPS2014)
    • 発表場所
      Austin, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
  • [学会発表] Berry-curvature dynamics of magnon wavepackets2014

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      Spin Mechanics 2
    • 発表場所
      東北大学, 仙台
    • 年月日
      2014-06-23
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://fujisawa.phys.titech.ac.jp/

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公開日: 2016-06-01  

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