Realization of novel information processing and transmission using electron spin waves

利用电子自旋波实现新颖的信息处理和传输

• 批准号: 21H04647
• 负责人: 好田 誠
• 金额: $ 26.87万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04647/
• 关键词: スピントロニクス; 電子スピン波; スピン軌道相互作用; 半導体量子構造; 多重性; 並列性; 波動性情報担体; 半導体スピントロニクス; 半導体2次元電子ガス; ポンププローブ法; 永久スピン旋回状態; III-V族半導体量子構造

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。

In this paper, we study the properties of wave in semiconductor, optical communication and solid-state information processing. The spatial structure of light was established by means of high sensitivity optical measurement of electron beam. The freedom of phase of light and the possibility of using electron to write information in semiconductor are demonstrated. The new principle of optical quantum well detection is demonstrated in GaAs/AlGaAs quantum well applications. Semiconductor quantum structure, electronic wave, spatial structure, optical structure The new method is to explore the material development of the new technology. The quantum interference effect of the magnetic transport measurement is studied and the theoretical structure of the electron wave lifetime is constructed The GaAs/AlGaAs quantum well structure is suitable for the detection of electrons of two kinds. The electron wave lifetime of the material is measured and the substrate is constructed.

项目成果

Characterization of the out-of-plane Dresselhaus effective magnetic field in InGaAs/InAlAs (110) multiple quantum wells at room temperature

室温下 InGaAs/InAlAs (110) 多量子阱中面外 Dresselhaus 有效磁场的表征

• DOI: 10.35848/1347-4065/acbff6
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Sato Shota;Sugaya Kyohei;Nakanishi Koichi;Yokota Nobuhide;Kohda Makoto;Morita Ken
• 通讯作者: Morita Ken

Imprinting Spatial Helicity Structure of Vector Vortex Beam on Spin Texture in Semiconductors

在半导体自旋织构上刻印矢量涡旋光束的空间螺旋结构

• DOI: 10.1103/physrevlett.130.126701
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review Letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: Ishihara Jun;Mori Takachika;Suzuki Takuya;Sato Sota;Morita Ken;Kohda Makoto;Ohno Yuzo;Miyajima Kensuke
• 通讯作者: Miyajima Kensuke

スピン旋回状態を用いたスピン空間制御と機能開拓

使用自旋旋转状态的自旋空间控制和功能开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahiro Shinkai;Po-Jen Hsu; Asuka Fujii; Jer-Lai Kuo;好田誠
• 通讯作者: 好田誠

半導体ナノ界面におけるスピン軌道相互作用と電子スピン波物性への展開

半导体纳米界面的自旋轨道相互作用及其电子自旋波特性的发展

• 发表时间: 2023
• 作者: H. Shishido;T. D. Vu;K. Aizawa;K. M. Kojima;T. Koyama;K. Oikawa;M. Harada;T. Oku;K. Soyama;S. Miyajima;M. Hidaka;S. Y. Suzuki;M. M. Tanaka;S. Kawamata;T. Ishida;小嗣真人;好田誠
• 通讯作者: 好田誠

Room-temperature spin?orbit magnetic fields in slightly misoriented (110) InGaAs/InAlAs multiple quantum wells

轻微取向错误的 (110) InGaAs/InAlAs 多量子阱中的室温自旋轨道磁场

• DOI: 10.1063/5.0055876
• 发表时间: 2021
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Nakanishi Koichi;Arikawa Ayuki;Saito Yasuhito;Iizasa Daisuke;Iba Satoshi;Ohno Yuzo;Yokota Nobuhide;Kohda Makoto;Ishitani Yoshihiro;Morita Ken
• 通讯作者: Morita Ken