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2015 年度 実績報告書

抵抗検出型核磁気共鳴によるメソスコピック系のスピン計測

研究課題

研究課題/領域番号 24684021
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

川村 稔  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 専任研究員 (60391926)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード量子ポイントコンタクト / 核磁気共鳴
研究実績の概要

本研究では、ナノスケール領域のスピンや磁化を直接測定する新しい実験手法として、抵抗検出型核磁気共鳴とそれを用いたナイトシフト測定技術を開発してきた。昨年度までに半導体メゾスコピック系の基本素子である量子ポイントコンタクトにおける抵抗検出型核磁気共鳴を実証し、核磁気共鳴周波数のナイトシフトから、量子ポイントコンタクトのナノスケール領域の電子スピン磁化を測定した。測定で得られた磁化が単純なゼーマン効果では説明できないことから、電子間相互作用を平均場近似で取り入れた数値シミュレーションをおこない、実験結果と比較した。シミュレーション結果は、実験で得られた磁化の値および磁化のゲート電圧依存性をよく再現することが分かった。この結果は、磁場中におかれた量子ポイントコンタクトの0.5プラトー近傍で発現する磁化が、電子間相互作用に由来するものであることを示唆している。ナイトシフト測定結果と上述の数値シミュレーション結果を合わせて論文にまとめ発表した。ナノスケール領域における電子スピン数個に相当する微小磁化を直接測定した結果であり、新しい磁化測定技術として重要であると同時に、長年議論されてきた量子ポイントコンタクトの0.7コンダクタンス異常問題の解明につながる成果である。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Electronic magnetization of a quantum point contact measured by nuclcearl magnetic resonance2015

    • 著者名/発表者名
      Minoru Kawamura, Keiji Ono, Peter Stano, Kimitoshi Kono, and Tomosuke Aono
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 115 ページ: 036601

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.115.036601

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Magnetization of a quantum point contact measured by resistively-detected nuclear magnetic resonanceMagnetization of a quantum point contact measured by resistively-detected nuclear magnetic resonance2015

    • 著者名/発表者名
      Minoru Kawamura, Keiji Ono, Peter Stano, Kimitoshi Kono, and Tomosuke Aono
    • 学会等名
      International symposium on nanoscale transport and technology 2015
    • 発表場所
      NTT Atsugi R&D Center (Kanagawa・Atsugi)
    • 年月日
      2015-11-17 – 2015-11-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic magnetization of a quantum point contact studied by resistively-detected NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Minoru Kawamura, Keiji Ono, Peter Stano, Kimitoshi Kono, and Tomosuke Aono
    • 学会等名
      International workshop: Quantum nanostructures and electron-nuclear spin interactions
    • 発表場所
      TOKYO ELECTRON House of Creativity 3F, Lecture Theater, Katahira Campus, Tohoku University (Miyagi・Sendai)
    • 年月日
      2015-10-19 – 2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子ポイントコンタクトにおける動的核スピン偏極2015

    • 著者名/発表者名
      川村稔、大野圭司、Peter Stano、河野公俊、青野友祐
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学 (大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Magnetization measurement of a quantum point contact by means of nuclear magnetic resonance2015

    • 著者名/発表者名
      Minoru Kawamura, Keiji Ono, Peter Stano, Kimitoshi Kono, and Tomosuke Aono
    • 学会等名
      The 21th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-21)
    • 発表場所
      Sendai International Center (Miyagi・Sendai)
    • 年月日
      2015-07-26 – 2015-07-31
    • 国際学会
  • [備考] 電子回路の「くびれ」に生じる微小な磁化を測定 -ナノスケール素子の磁気特性を測定する新手法を開発-

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150706_2/

  • [備考] Characterizing electrons in the smallest devices

    • URL

      http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/8118/

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公開日: 2017-01-06  

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