半導体・磁性体ハイブリッド構造におけるスピン制御とスピンダイナミクスの光検出

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23246002
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 筑波大学 (2012-2013); 東北大学 (2011)
• 研究代表者: 大野 裕三 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00282012)
• 研究分担者: 山ノ内 路彦 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (40590899)
• 研究期間 (年度): 2011-11-18 – 2014-03-31
• キーワード: スピントロニクス / GaAs / スピン注入 / Hanle効果 / 顕微Kerr測定

研究概要

本研究では，垂直磁化を有するCoFeBを強磁性層とするCoFeB/MgO/GaAs磁気トンネル接合を有する３端子阻止を作製し，磁気輸送特性測定，および顕微カー回転測定を行い，半導体GaAsにおけるスピン蓄積とスピン検出を実施した．磁気輸送測定では，スピン注入・蓄積を示唆するHanle効果を確認した．一方で，顕微カー回転測定においては±2Tの強い面内磁界を印加してもカー回転信号が残った．以上の結果から，明瞭なスピン注入・蓄積の光検出はできなかった．本研究を通じて，MgOとGaAs界面が面直スピン注入において重要であることがわかった．

研究成果

• [雑誌論文] Strain and origin of inhomogeneous broadening probed by optically detected nuclear magnetic resonance in a (110) GaAs quantum well (2014)
  • 著者名/発表者名: M.Ono, J.Ishihara, G.Sato, S.Matsuzaka, Y.Ohno, and H.Ohno
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 89 ページ: 115308 (4)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.115308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct mapping of photoexcited local spins in a modulation-doped GaAs/AlGaAs wires (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishihara, Yuzo Ohno, and Hideo Ohno
  • 雑誌名: Japanese Jounal of Applied Physics 巻: Vol. 53 ページ: 04EM04 (3)
  • DOI: 10.7567/JJAP.53.04EM04
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct imaging of gate-controlled persistent spin helix state in a modulation-doped GaAs/AlGaAs quantum well (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishihara, Yuzo Ohno, and Hideo Ohno
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol. 7 ページ: 013001 (4)
  • DOI: 10.7567/JJAP.53.04EM04
  • 査読あり
• [雑誌論文] A strong anisotropy of spin dephasing time of quasi-one dimensional electron gas in modulation-doped GaAs/AlGaAs wires (2013)
  • 著者名/発表者名: J.Ishihara, M.Ono, Y.Ohno, and H.Ohno
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol. 102 ページ: 212402 (4)
  • DOI: 10.1063/1.4807171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlating the interface structure to spin injection in abrupt Fe/GaAs(001) flms (2013)
  • 著者名/発表者名: L.R.Fleet, K.Yoshida, H.Kobayashi, Y.Kaneko, S.Matsuzaka, Y.Ohno, H.Ohno, S.Honda, J.Inoue, and A.Hirohata
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 87 ページ: 022401 (5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.024401
  • 査読あり
• [学会発表] Mapping of photoexcited local spins in a modulation-doped GaAs/AlGaAs wires (2013)
  • 著者名/発表者名: J.Ishihara, Y.Ohno, and H.Ohno
  • 学会等名: 2013 International Conference on the Solid State Devices and Materials (SSDM2013)
  • 発表場所: Hilton Fukuoka Sea Hawk, Fukuoka, Japan(M-4-2)
  • 年月日: 20130924-27
• [学会発表] Coherent Manipulation of Nuclear Spins in Semiconductors with an Electric Field (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohno
  • 学会等名: 2013 Quantum Science Symposium
  • 発表場所: Waltham, MA
  • 年月日: 20130904-05
  • 招待講演
• [学会発表] Electrical and Optical Detection of Spin Injection in CoFe/MgO/n-GaAs junctions (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohno, H.Kobayashi, S.Matsuzaka, Y.Kaneko, J.Ishihara, S.Ikeda, and H.Ohno
  • 学会等名: 31st International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: ETH Zurich
  • 年月日: 20130729-0803
• [備考]
  • URL: http://www.bk.tsukuba.ac.jp/~oono/