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2010 年度 実績報告書

半導体核スピンの全光ナノプローブ技術と実時間イメージング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22310063
研究機関北海道大学

研究代表者

足立 智  北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10221722)

キーワード核スピン / 量子ドット / ナノプローブ / イメージング
研究概要

本研究は単一量子ドットで重要な電子スピン-核スピン間相互作用(超微細相互作用)の制御・応用を目的として,これまでの成果をさらに発展させ,単一量子ドットでの核スピンの全光学的制御を行うことを目標としている.このために今年度は,円偏光度(DCP)およびオーバーハウザーシフト(OHS)をプローブとする以下の核スピン分極の超精密高感度ナノプローブ技術を開発した.
1.光ヘテロダイン法によるOHSの高感度検出技術の確立:
まず光ヘテロダインポンプ・プローブ測定系を構築し,単一量子井戸試料を用いて,通常のポンプ・プローブや四光波混合信号とヘテロダイン法を用いた場合の信号を比較し,ヘテロダイン法の効果を確認するとともに,参照光強度等の最適化を行った.これらの結果の1部は国際学会で発表を行い,詳細は修士論文としてまとめた.
2.単一QDでのハンル効果による核スピン検出:
単一QDでのハンル効果を用いることにより,零磁場での微小な核スピン分極によるOHS(5μeV)の検出に成功した.また同時に観測されるDCP変化から零磁場での電子スピン緩和時間を評価し,これまで同一試料で行った他の手法による評価結果と良い一致を得た.これらの成果は,国際会議,学術論文として発表した他,詳細は博士論文としてまとめた.この成果は単にこれまで成功していなかった自己集合QDでのハンル効果観測に成功したというだけでなく,電子・核スピン結合系ダイナミクスのモデル構築に貴重な情報を与える成果として評価されている.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Exciton spin alignment observed via Hanle effect in single quantum dots2011

    • 著者名/発表者名
      R. Kaji, S. Adachi, S. Muto
    • 雑誌名

      physica status solidi (c)

      巻: 8 ページ: 30-33

    • DOI

      doi:10.1002/pssc.201000685

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of inter-molecular charge-transfer excitons on the external quantum efficiency of zinc-porphyrin/C60 heterojunction photovoltaic cells2011

    • 著者名/発表者名
      S.Ryuzaki, T.Kai, Y.Toda, S.Adachi, J.Onoe
    • 雑誌名

      Journal of Physics D

      巻: 44 ページ: 145103/1-4

    • DOI

      10.1088/0022-3727/44/14/145103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of growth conditions to the size and density of InAlAs self-assembled QDs grown on AlGaAs by MBE2011

    • 著者名/発表者名
      X.M.Lu, Y.Izumi, M.Koyama,Y.Nakata, S.Adachi, S.Muto
    • 雑誌名

      J.Crystal Growth (掲載確定, Available online 25 February 2011)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] EOptical anisotropy and photoluminescence polarization in single InAlAs quantum dots2011

    • 著者名/発表者名
      S.Ohno, S.Adachi, R.Kaji, S.Muto, H.Sasakura
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters (掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarization conversion of excitonic photoluminescence under zero and nonzero magnetic fields in single InAlAs quantum dots2010

    • 著者名/発表者名
      R. Kaji, T. Shindo, S. Adachi, S. Muto
    • 雑誌名

      Physica E

      巻: 42 ページ: 2501-2504

    • DOI

      doi:10.1016/j.physe.2010.01.051

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 核スピンを光で見る・操作する.半導体量子ドットの動的核偏極2010

    • 著者名/発表者名
      笹倉弘理,鍜治怜奈,足立智,武藤俊一
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 65 ページ: 247-250

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transient grating studies of phase and spin relaxations of excitons in GaAs single quantum wells2010

    • 著者名/発表者名
      K.Tomoda, S.Adachi, S.Muto, S.Shimomura
    • 雑誌名

      Physica E

      巻: 42 ページ: 2714-2717

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光波混合法による窒化ガリウム薄膜での励起子間相互作用の実空間マッピング2010

    • 著者名/発表者名
      足立智, 戸田泰則
    • 雑誌名

      J.Vac.Soc.Jpn.

      巻: 56 ページ: 387-392

    • 査読あり
  • [学会発表] 自己集合半導体量子ドットにおける光学異方性2011

    • 著者名/発表者名
      大野槙悟,鍜治怜奈,足立智,武藤俊一
    • 学会等名
      第46回応用物理学会北海道支部/第7回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      室蘭工業大学,室蘭市
    • 年月日
      20110107-08
  • [学会発表] 自己集合単一量子ドットでの動的核スピン分極過程相関時間の直接評価2011

    • 著者名/発表者名
      鍛治怜奈, 笹倉弘理, 足立智, 武藤俊一
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学,厚木市
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] 自己集合半導体量子ドットでの光学異方性と発光の偏光状態変化2011

    • 著者名/発表者名
      大野槙悟, 鍛治怜奈, 足立智, 武藤俊一
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学,厚木市
    • 年月日
      2011-03-25
  • [学会発表] GaAs単一量子井戸でのスピン寿命の時間分解力-回転測定2011

    • 著者名/発表者名
      黒澤雅博, 足立智
    • 学会等名
      第46回応用物理学会北海道支部/第7回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      室蘭工業大学,室蘭市
    • 年月日
      2011-01-07
  • [学会発表] 単一ドットのハンル測定:励起子スピンダイナミクスからの考察2010

    • 著者名/発表者名
      鍜治怜奈,足立智,武藤俊一
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学,長崎市
    • 年月日
      20100914-0917
  • [学会発表] 半導体量子ドットにおける動的核スピン分極の光制御2010

    • 著者名/発表者名
      鍛治怜奈, 足立智
    • 学会等名
      電気学会第6回先端量子ビームとナノ応用技術調査専門委員会
    • 発表場所
      北海道大学,札幌市 招待講演
    • 年月日
      2010-08-27
  • [学会発表] Motional narrowing of exciton spin relaxation in GaAs single quantum wells2010

    • 著者名/発表者名
      K.Tomoda, S.Adachi
    • 学会等名
      9th International Conference on Excitonic and Photonic Processess in Condensed and Nano Materials : EXCON10
    • 発表場所
      Novotel Hotel, Brisbane, Queensland, Australia
    • 年月日
      2010-07-14
  • [学会発表] Exciton spin alignment observed via Hanle effect in a single quantumdot2010

    • 著者名/発表者名
      R.Kaji, S.Adachi, S.Muto
    • 学会等名
      9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials : EXCON10
    • 発表場所
      Novotel Hotel, Brisbane, Queensland, Australia
    • 年月日
      2010-07-13

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公開日: 2012-07-19  

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