光磁気カー効果による分数量子ホール電子系のスピン偏極イメージング

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21540315
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 音 賢一 千葉大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (30263198)
• 連携研究者: 室 清文 千葉大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90112028)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: スピン偏極 / イメージング / カー効果 / メゾスコピック系 / 量子ホール効果

研究概要

極低温・強磁場中の量子ホール状態にある2次元電子系の電子スピンは、核スピンの偏極や多数電子スピンが関わる励起等の「空間分布を示す」現象を引き起こす。本研究ではKerr効果を用いた高感度な電子スピン偏極の計測と顕微イメージングを組み合わせ、分解能を4μm程度で微弱励起光による整数および分数量子ホール状態でのスピン偏極度の画像化を行い、エッジ状態のスピン偏極の分布や、占有数1近傍での電子スピン偏極度の電流の有無による影響などを詳しく調べた。また、希釈冷凍機と組み合わせた計測系の試作も行った。

研究成果

• [雑誌論文] High-sensitive optical measurement of spin polarization in a quantum Hall system (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, T. Yamazaki, D. Fukuoka, K. Oto, K. Muro, Y. Hirayama, N. Kumada
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: Vol.334 ページ: 012021(6)
  • DOI: DOI:10.1088/1742-6596/334/1/012021
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-field magneto-transport at charge neutrality point in monolayer graphene (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida K. Oto
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: Vol.334 ページ: 012036(5)
  • DOI: DOI:10.1088/1742-6596/334/1/012036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarization in quantum Hall state obtained by Kerr rotation spectra (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, M. Seo, D. Fukuoka, K. Oto, K. Muro, Y. Hirayama, N. Kumada
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc 巻: Vol.1399 ページ: 637-638
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.3666539
  • 査読あり
• [雑誌論文] Skyrmion effect on the relaxation of spin waves in a quantum Hall ferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Fukuoka, K. Oto, K. Muro, Y. Hirayama, N. Kumada
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: Vol.105 ページ: 126802(4)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.105.126802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphene-like magneto-oscillations in graphite capacitor (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida, K. Oto
  • 雑誌名: Physica E 巻: Vol.42 ページ: 684-686
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical imaging of quantum Hall current in GaAs/AlGaAs two-dimensional electron system (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Oto, 他5名
  • 雑誌名: AIP Conf Proc. 巻: Vol.1199 ページ: 245-246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved Kerr rotation spectroscopy of spin dynamics in a quantum Hall system (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Fukuoka, N. Tanaka, K. Oto, K. Muro, 他4名
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: Vol.1199 ページ: 243-244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Hall effect and spin resolved anti-crossing of Landau levels in AlGaSbAs /InAs and AlInSb/InAsSb quantum wells (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida, T. Ishihara, K. Oto, 他3名
  • 雑誌名: AIP Conf Proc. 巻: Vol.1199 ページ: 243-244
  • 査読あり
• [学会発表] サニャック干渉計による量子ホール電子系のスピン偏極計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 軍司雄太, 長尾圭介, 音賢一, 室清文, 熊田倫雄, 平山祥郎
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(西宮市)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 分子吸着したカーボンナノチューブの電気伝導特性の温度変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島根佑太, 音賢一, 室清文
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 高スペクトル純度の波長可変レーザーを用いた単層カーボンナノチューブのPLE測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田圭介, 泉咲希, 平井宏昌, 音賢一, 室清文
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 量子ホール系のスピン偏極電流イメージング,対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象 (2011)
  • 著者名/発表者名: 音賢一, 軍司雄太, 長尾佳介, 室清文, 熊田倫雄, 平山祥郎
  • 学会等名: 第2回領域研究会(招待講演)
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] Imaging of spin polarized quantum Hall current in GaAs quantum well by scanning Kerr microscope (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Oto, T. Matsuda, Y. Gunji, D. Fukuoka, K. Muro, N. Kumada, Y. Hirayama
  • 学会等名: Int. Conf. Solid State Devices and Materials (SSDM2011)
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2011-09-30
• [学会発表] 架橋単層カーボンナノチューブの分子吸着による伝導特性の変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島根佑太, 音賢一, 室清文
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 量子ホール2次元電子系のスピン偏極電流 (2011)
  • 著者名/発表者名: 音賢一
  • 学会等名: 理研シンポジウム「量子凝縮系の非線形・非平衡現象」
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 2011-01-04
• [学会発表] 顕微円二色測定による光生成二次元電子ガスの時間分解スピンイメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 三野弘文, 米内山章吾, 大戸一樹, 音賢一, 室清文, 秋本良一
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] 光ファイバーを用いた量子ホール系の強磁場、極低温におけるKerr回転スペクトルの測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊藤裕紀, 瀬尾宗隆, 福岡大輔, 音賢一, 室清文, 他2名
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] High sensitive measurement of spin polarization by Kerr rotation in a quantum Hall system (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, D. Fukuoka, K. Oto, K. Muro, Y. Hirayama, N. Kumada
  • 学会等名: 19th Int. Conf. on the Application of High Magnetic Fields in Semiconductor Physics and Nanotechnology
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] High-field magneto-transport at charge neutrality point in monolayer graphene (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida K. Oto
  • 学会等名: 19th Int. Conf. on the Application of High Magnetic Fields in Semiconductor Physics and Nanotechnology
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] Spin polarization in quantum Hall state obtained by Kerr rotation spectra (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, M. Seo, D. Fukuoka, K. Oto, K. Muro, Y. Hirayama, N. Kumada
  • 学会等名: 30th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] 光ファイバを用いた偏光干渉分光測定系の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 瀬尾宗隆, 伊藤博紀, 室清文, 音賢一
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 単層グラフェンにおける電荷中性点付近の磁気抵抗 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田高英, 音賢一
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] ナノファイバー上にACCVD成長させた単層カーボンナノチューブの単分子計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長能卓哉, 岡田圭介, 毛利真一郎, 音賢一, 室清文
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] ポッケルス効果によるGaAs量子ホール系の電位分布測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田哲也, 音賢一, 室清文
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Kerr顕微鏡によるν=1量子ホール状態の局所占有数と電流分布 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田貴治, 山田哲也, 文堤會, 音賢一, 室清文, 熊田倫雄, 平山祥郎
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Imaging of local filling factor in current flowing ν=1 quantum Hall state by scanning Kerr microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Oto, 他5名
  • 学会等名: The 10th Quantum Transport Nano-Hana Int. Workshop on Recent highlight in QHE studies
  • 発表場所: Chiba University, Chiba, Japan
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] High Field magneto-transport around Dirac point in monolayer graphene (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida K. Oto
  • 学会等名: 5th Int. Workshop on Electronic Structure and Processes at Molecular-Based Interfaces
  • 発表場所: Chiba University, Chiba, Japan
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] 走査型Kerr顕微鏡によるGaAs量子井戸中のスピン偏極量子ホール電流の可視化(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 音賢一
  • 学会等名: 第14回半導体スピン工学の基礎と応用(PASPS14)
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2009-12-21
• [学会発表] Imaging of Local Filling Factor near ν=1 Quantum Hall State by Scanning Kerr Microscope in High Magnetic Fields (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Oto, 他7名
  • 学会等名: Joint IMR Int. Symp. High Magnetic Field Spin Science in 100T VI
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-12-21
• [学会発表] Kerr Rotation Spectra of 2D Electrons in GaAs/AlGaAs Quantum Well (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, K. Muro, K. Oto, 他4名
  • 学会等名: Joint IMR Int. Symp. High Magnetic Field Spin Science in 100T-VI
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-12-21
• [学会発表] Magneto- transport near Dirac point in monolayer graphene (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida K. Oto
  • 学会等名: Joint IMR Int. Symp. High Magnetic Field Spin Science in 100T-VI
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-12-21
• [学会発表] 単層グラフェンのディラック点付近における強磁場量子輸送 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田高英, 音賢一
  • 学会等名: 第3回物性科学領域横断研究会「凝縮系科学の最前線」
  • 発表場所: 東京大学武田ホール
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] グラファイト磁気キャパシタンス振動の起源 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田高英, 音賢一
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪キャンパス
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 量子ホール強磁性状態における乱雑ポテンシャルによるスピン波の崩壊 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福岡大輔, 永山達也, 音賢一, 室清文, 他3名
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪キャンパス
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 量子ホール2次元電子系における光学遷移の占有数依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤裕紀, 福岡大輔, 永山達也, 音賢一, 室清文, 他3名
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪キャンパス
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] ZnSe/BeTe量子井戸における光誘起Kerrスペクトル測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三野弘文, 大谷創右, 音賢一, 室清文, 秋本良一
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪キャンパス
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Imaging of local filling factor in current flowing ν=1 quantum Hall state by scanning Kerr microscope (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Oto, 他7名
  • 学会等名: 18th Int. Conf. on Electronic Properties of Two-dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Graphene-like magneto-oscillations in graphite capacitor (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida K. Oto
  • 学会等名: 18th Int. Conf. on Electronic Properties of Two-dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Spin relaxation mechanism in a quantum Hall ferromagnet (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Fukuoka, K. Oto, K. Muro, 他5名
  • 学会等名: 18th Int. Conf. on Electronic Properties of Two-dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] Sensitive detection of the spin polarization in a quantum Hall regime by a Kerr rotation measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, D. Fukuoka, K. Oto, K. Muro, 他3名
  • 学会等名: 18th Int. Conf. on Electronic Properties of Two- dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-20
• [備考] 音賢一、電子のスピンを見る、千葉大学大学院理学研究科・理学部NEWS、No.22, 2010年11月号,p2.
  • URL: http://www.s.chiba-u.ac.jp/Publicity/koho/rigakubunews/News_22.pdf