| 研究課題/領域番号 |
26400298
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
小泉 光生 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (30354814)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 核偏極 |
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| 研究実績の概要 |
Ⅲ-V族化合物半導体の価電帯にある電子をレーザーで伝導帯に励起すると、緩和の過程で、電子は原子核とスピンを交換する。低温環境下においては、核偏極による磁場が電子の緩和現象に強く影響を及ぼし、正のフィードバック効果により、強磁性体的な相転移が引き起こされ、原子核が自動的に大きく偏極する動的自己核偏極（DYNASP：Dynamic NculeAr Self Polarization)が起きると予測されている。DYNASPのような大きな核偏極が得られる現象は、不安定核の核磁気モーメント測定への利用が期待できる。本研究では、Ⅲ-V属化合物半導体において、DYNASP現象が起きることを実験的に証明することを目的としている。
Ⅲ-V属化合物半導体であるInPは、2.4KでDYNASP現象を起こすと予測されているので、本研究においては、2K～4Kに温度調整が出来るクライオスタット中でInP試料を冷却し、パルスNMR法で核偏極を調べる計画である。
昨年度行った実験により、試料ホルダーを通じたクライオスタットへの熱流入が大きいため、試料を十分冷却できないことがわかってきた。そこで本年度は、試料ホルダーにより熱絶縁性が高い素材を導入する等の改良を進めてきた。その結果、液体ヘリウムの蒸発量を減少させることができ、2K以下の温度で半日程度実験を継続できる様に。さらに、昨年度に続き信号ケーブルのシールドを強化等を行った結果、NMR信号のS/Nを向上できた。
NMR実験では、パルスタイミングを制御するプログラムを製作し、NMRパルス照射パターンを制御できるようにし、InPの偏極緩和時間等の測定が出来る環境を整えた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
昨年度の断熱真空用ポンプの故障に続き、本年度行った試料ホルダーの改良に時間が取られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、装置の整備・開発を行いつつ実験を進める。
実験では、InP試料を2Kまで冷却しパルスNMR実験を行う。核偏極を確認した上で、レーザーを導入し、核偏極度に影響が出るかどうかを観測する。続いて、レーザー偏光や試料温度を変えながら核偏極度を測定し、DYNASP現象が起きていることを確認する。
DYNASP現象の確認が終わった時点で、レーザーパワー依存性、結晶温度およびレーザーの偏光度依存性、半導体中のドーパントの影響などを調べ、DYNBASP理論との比較を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
装置の修理・改造に時間を取られたため、十分な実験を行うことが出来なかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
本年度は、昨年度予定していた実験を行うため、実験の回数を増やし、主に実験に利用する液体ヘリウムなどの寒剤の購入に使用する。
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