2021 Fiscal Year Annual Research Report
NV中心を利用したコヒーレントな電子スピン流の生成とスピン情報輸送
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19H02546
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
森下 弘樹 京都大学, 化学研究所, 助教 (20701600)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ダイヤモンドNV中心 / 電気的磁気共鳴検出 / スピン流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダイヤモンド窒素―空孔中心は，優れたスピン特性等を有するだけではなく，下記の3つの特性がある：i) ダイヤモンドは絶縁体であるため，光電流以外の電流が殆ど流れない．ii) ダイヤモンドはスピン軌道相互作用が小さいため室温でも数μm以上のスピン拡散長を持つ．iii) 窒素―空孔電子・核スピンコヒーレンスを室温で電気的に検出できる．そのため本申請は，ダイヤモンド窒素―空孔中心を用いた量子デバイスの多量子ビット化に向けて，数10nm～数100nm間隔に配置した窒素―空孔中心間の情報輸送を，コヒーレントな電子スピン流の光励起生成と窒素―空孔中心間の情報輸送を実証することを目的とする．
本年度は、昨年度までに作成したEDMR測定系を利用して、AC磁場感度測定などを通したＮＶ中心の磁場感度だけではなく、ダイヤモンド中の電場やキャリア輸送原理の解明を行った。EDMR測定は、NV中心の測定で多く用いられている光学的な手法と異なり、電極間に電圧を印加しながら、磁気共鳴に光電流の変化を測定する。そのため、ダイヤモンド内部の電界印加やキャリア輸送原理の理解が必要となる。まず、キャリア輸送原理解明のために、昨年度までに構築した系を利用して、対物レンズによる局所的なレーザー照射によるNV量子センサ磁気感度測定を行った。加えて、凸レンズを利用して、広い領域のより多数のNV中心を励起するアンサンブル型EDMR測定系を利用した磁気感度測定の電界依存性を行った。その結果は、EDMR測定におけるNV中心に印加される電場やキャリア輸送原理解明のための原理実証につながる成果が得られた。本成果は、The 4th International Forum on Quantum Metrology and Sensingにおける口頭発表を行った。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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