Realization of novel information processing and transmission using electron spin waves

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本研究は、光の独壇場である波の並列性や多重性を、電子スピン波を用いて半導体に組み込み、光通信と固体情報処理の間で「波」の性質を共有できる初めての情報担体を創出する。この目的のもとに電子スピン波の高感度光学測定法を確立させ光の空間構造を電子スピンの空間構造に印刷することに成功した。これにより光の有する位相自由度や構造光を半導体内部の電子スピンに転写し情報担体として利用できる可能性を示した。またこれまで光学的にか観測できなかった電子スピン波の寿命を電気的に検出できる新た原理を考案しGaAs/AlGaAs量子井戸を用いて実証した。半導体量子構造における電子スピン波はその空間的構造を検出することを主眼としこれまで光学的な手法を用いて検出されてきた。しかしこの手法では探索できる材料がレーザー波長に対応するバンドギャップの材料に限られるため新規材料開拓のボトルネックとなっていた。そこで、磁気輸送測定で観測される量子干渉効果に着目し電子スピン波の寿命が求められる理論的な枠組みを構築した。それをGaAs/AlGaAs量子井戸構造に適用し、内在する2種類の電子スピン波の寿命を電気的に検出可能であることを実証した。これによりって、今後様々な材料の電子スピン波寿命を検出できる基盤を構築した。