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2013 年度 研究成果報告書

InGaAs系量子井戸におけるメゾスコピック・スピン輸送効果の検証

研究課題

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研究課題/領域番号 23360001
研究種目

基盤研究(B)

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
研究機関北海道大学

研究代表者

古賀 貴亮  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30374614)

研究分担者 川畑 史郎  独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (30356852)
連携研究者 相馬 聡文  神戸大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20432560)
齋藤 圭司  慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (90312983)
松浦 徹  北海道大学, 工学研究院, 助教 (60534758)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードスピントロニクス / メゾスコピック物理 / ラシュバ効果 / スピン軌道相互作用 / 半導体量子井戸 / 化合物半導体 / スピンデバイス / スピン物性
研究概要

InP格子整合系InGaAs量子井戸に関して、ゼロ磁場スピン分離項を定量的明らかにした。これまで定量的な解明に至らなかったRashba項の存在を初めて明確に示すとともに、その大きさについても定量的な解明を行った。具体的には、極低温での磁気伝導度に見られる弱反局在効果の理論解析により、Rasha係数αと井戸内電場<Ez>の間の厳密な比例関係を示すことに初めて成功した。また、この系でのDresselhaus項が非常に小さいことも同時に明らかにした。更に、ゲートにより<Ez>が正負に変化するウェハ上に作製したメゾ系ループ配列構造での時間反転量子干渉効果を測定し、半古典理論モデルの有効性を実証した。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Electron Spin Rotation and Quantitative Determination of Spin-Orbit Coefficients2012

    • 著者名/発表者名
      T. Koga and Y. Sekine
    • 雑誌名

      NTT Technical Review

      巻: Vol. 10, No. 9 ページ: 1-7

    • URL

      https://www.ntt-review.jp/archive/ntttechnical.php?contents=ntr201209fa4.pdf

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電子スピン回転とスピン軌道係数の定量的決定2012

    • 著者名/発表者名
      古賀貴亮, 関根佳明
    • 雑誌名

      NTT技術ジャーナル

      巻: Vol. 24, No. 6 ページ: 22-26

    • URL

      http://www.ntt.co.jp/journal/1206/files/jn201206022.pdf

  • [雑誌論文] Beating analysis of Shubnikov de Haas oscillation in In0.53Ga0.47As double quantum well toward spin filter applications2012

    • 著者名/発表者名
      T. Koga, T. Matsuura, S. Faniel, S. Souma, S. Mineshige, Y. Sekine, H. Sugiyama
    • 雑誌名

      IEICE TRANSACTIONS on Electronics

      巻: E95-C ページ: 770-776

    • DOI

      10.1587/transele.E95.C.770

  • [雑誌論文] Experimental Evidence of Cubic Rashba Effect in an Inversion-Symmetric Oxide2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nakamura, T. Koga, and T. Kimura
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 108 ページ: 206601

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.108.206601

  • [雑誌論文] Weak localization/antilocalization in a nearly symmetric In0.53Ga0.47As/ In0.52Al0.48As quantum well2011

    • 著者名/発表者名
      S. Faniel, T. Matsuura, S. Mineshige, Y. Sekine and T. Koga
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1399 ページ: 649-650

    • DOI

      10.1063/1.3666544

  • [雑誌論文] Determination of Spin-Orbit Coefficients and Phase Coherence Times in InGaAs∕InAlAs Quantum Wells2011

    • 著者名/発表者名
      T. Koga, S. Faniel, T. Matsuura, S. Mineshige, Y. Sekine, and H. Sugiyama
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1416 ページ: 38-41

    • DOI

      10.1063/1.3671692

  • [雑誌論文] Semiclassical interpretation of spin interference effect observed in square loop arrays of In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As quantum wells2011

    • 著者名/発表者名
      S. Mineshige, S. Kawabata, S. Faniel, J. Waugh, Y. Sekine and T. Koga
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84 ページ: 233305

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.233305

  • [学会発表] 対称な二重量子井戸におけるシュブニコフビーティングの解析2014

    • 著者名/発表者名
      横田昇一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2014-03-27
  • [学会発表] InGaAs/InAlAsダブルヘテロ量子井戸基板上のメゾスコピックループアレイにおける量子補正項の定量的解析2014

    • 著者名/発表者名
      澤田淳
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2014-03-27
  • [学会発表] 非磁性半導体スピンフィルター実現に向けた二重量子井戸の改善2014

    • 著者名/発表者名
      山士家貴志
    • 学会等名
      非磁性半導体スピンフィルター実現に向けた二重量子井戸の改善
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 年月日
      2014-03-19
  • [学会発表] Properties of InGaAs/InAlAs double quantum wells toward spin-filtering application2014

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      APS March Meeting, Denver
    • 発表場所
      会議場
    • 年月日
      2014-03-04
  • [学会発表] Semiclassical simulation of timereversal quantum interference in mesoscopic loop arrays in the presence of spin-orbit interaction2013

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      Dynamics Days-Central Asia
    • 発表場所
      Hotel Asia Samarkand
    • 年月日
      2013-10-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一メソスコピックループにおける時間反転干渉の半古典ビリヤード解析2013

    • 著者名/発表者名
      古賀貴亮
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2013-09-26
  • [学会発表] Proposal of spin-filtering device using InGaAs/InAlAs double quantum wells2013

    • 著者名/発表者名
      S. Souma
    • 学会等名
      16th International Conferene on Narrow Gap Systems
    • 発表場所
      Zhejiang Hotel, China
    • 年月日
      2013-08-05
  • [学会発表] Semi-classical billiard analysis of magneto-conductance oscillation in mesoscopic loop arrays as a function of the Rashba spin-orbit interaction in InGaAs/ InAlAs quantum wells2013

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      Symposium on Nanostructured Materials
    • 発表場所
      Rzeszow大学, Poland
    • 年月日
      2013-05-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Experimental Investigation of the Rashba spin-orbit coupling in InGaAs/InAlAs double quantum wells2013

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      The 40th International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      Kobe Convention Center
    • 年月日
      2013-05-20
  • [学会発表] ビリヤード・シミュレーションを用いたメゾスコピックループアレイにおけるスピン軌道相互作用の決定2013

    • 著者名/発表者名
      澤田淳
    • 学会等名
      ビリヤード・シミュレーションを用いたメゾスコピックループアレイにおけるスピン軌道相互作用の決定
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-29
  • [学会発表] Spin blocking effect in InGaAs/ InAlAs double quantum wells due to Rashba spin-orbit coupling2013

    • 著者名/発表者名
      相馬聡文
    • 学会等名
      第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2013-03-28
  • [学会発表] Spin blocking effect in symmetric double quantum well due to Rashba spin-orbit coupling2013

    • 著者名/発表者名
      S. Souma
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center
    • 年月日
      2013-03-20
  • [学会発表] Rashba場反転によるメゾスコピック系時間反転量子干渉振動一致度の定量的評価2012

    • 著者名/発表者名
      澤田淳
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-21
  • [学会発表] Semiclassical interpretation of time-reversal spin interference in regular and chaotic structures2012

    • 著者名/発表者名
      A. Sawada
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors
    • 発表場所
      Eindhoven工科大学
    • 年月日
      2012-08-08
  • [学会発表] Separation between the subband and spin splittings detected in the beatings of the Shubnikov de Haas oscillations in In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As double quantum wells2012

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors
    • 発表場所
      Eindhoven工科大学
    • 年月日
      2012-08-08
  • [学会発表] InGaAs量子井戸メゾスコピック構造における磁気抵抗量子振動の半古典ビリヤード解析2012

    • 著者名/発表者名
      峰重俊介
    • 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
      2012-03-27
  • [学会発表] InGaAs量子井戸メゾスコピックループ構造における磁気抵抗量子振動のRashba電場対称性2012

    • 著者名/発表者名
      澤田淳
    • 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
      2012-03-27
  • [学会発表] InGaAs/InAsAs2重量子井戸におけるシュブニコフビーティング2012

    • 著者名/発表者名
      古賀貴亮
    • 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
      2012-03-27
  • [学会発表] Determination of Rashba and Dresslhaus coefficient in InGaAs quantum wells2012

    • 著者名/発表者名
      S. Faniel
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 発表場所
      Boston国際会議場
    • 年月日
      2012-02-29
  • [学会発表] InGaAs二重量子井戸系でのスピン分離とスピンフィルタ効果2011

    • 著者名/発表者名
      松浦徹
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] InGaAs二重量子井戸系におけるスピンフィルタ効果に関する理論解析2011

    • 著者名/発表者名
      向井肇
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] InGaAsメゾスコピックループ配列における時間反転干渉効果の半古典ビリヤードシミュレーションによる再現2011

    • 著者名/発表者名
      峰重俊介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] 弱局在/反局在測定によるInGaAs量子井戸のスピン軌道相互作用係数の定量的決定2011

    • 著者名/発表者名
      S. ファニエル
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] Determination of Spin- Orbit Coefficients in InGaAs/InAlAs Quantum Wells2011

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      15th International Conference on Narrow Gap Systems
    • 発表場所
      Virginia工科大学
    • 年月日
      2011-08-01
  • [学会発表] Suppression of weak localization peak in circle dot array due to spin-orbit interaction2011

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      The 19th international conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
    • 発表場所
      Florida State University
    • 年月日
      2011-07-26
  • [学会発表] Determination of spin-orbit coefficients and application to the spin-filter devices using InGaAs/InAlAs hetero- structures2011

    • 著者名/発表者名
      T. Koga
    • 学会等名
      2011 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
    • 発表場所
      Legend Hotel, Korea
    • 年月日
      2011-06-29

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公開日: 2015-06-25  

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