| 研究課題/領域番号 |
24684021
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
川村 稔 独立行政法人理化学研究所, 河野低温物理研究室, 専任研究員 (60391926)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 量子ポイントコンタクト / 核磁気共鳴 / ナイトシフト |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題で開発を行ってきた、半導体量子ポイントコンタクト素子における核スピン偏極手法を用いて、量子ポイントコンタクト素子からの核磁気共鳴信号の検出に成功した。量子ポイントコンタクト素子は最も基本的な量子素子の一つであるが、その磁気特性が解明されておらず、コンダクタンス異常と磁気特性との関連が長年にわたって議論されてきた。
本研究では、核磁気共鳴スペクトルのナイトシフト量から量子ポイントコンタクト内部で生じているスピン磁化を決定し、量子ポイントコンタクト内部に電子スピン２個分程度のスピン磁化が生じていることが分かった。モデル計算と実験結果の比較をおこない、このスピン磁化が電子相関に由来することを明らかにした。さらに、核磁気共鳴スペクトル形状、磁化のゲート電圧依存性、磁化の大きさから量子ポイントコンタクト内部に束縛状態が生じていないことを明らかにした。これは、量子ポイントコンタクトで生じるコンダクタンス異常の起源が束縛状態であると考えるいくつかのモデルを否定する結果であり、量子ポイントコンタクトの電気伝導を理解するうえで重要な成果である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
核磁気共鳴スペクトル形状の非対称性から、量子ポイントコンタクト内部に束縛状態が形成できているかどうか判断できること気づいた。解析方法を改良することにより、束縛状態の有無に関して精緻な議論ができるようになった。解析方法の改良などに時間を要したため、論文作成などの成果発表に遅れが生じているものの、研究全体としては順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の課題の一つに挙げていた、核スピン緩和時間測定による電子スピンダイナミクスの解明が予定通り進まなかった。測定シークエンスを改良し、引き続き核スピン緩和時間測定による電子スピンダイナミクスの解明に取り組みたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成２６年度に抵抗検出型核磁気共鳴法による量子ポイントコンタクト素子の磁化測定をおこない、その結果をもとに国際シンポジウムにおいて成果発表する計画だった。しかし、測定結果の物理的解釈が決定できなかったため、計画を変更し、モデル計算によるシミュレーションをおこなうことにした。このため未使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
モデル計算結果に基づいた確認実験および国際シンポジウムでの成果発表を平成２７年度におこなうこととし、未使用額をその経費に充てることとしたい。
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