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単一量子ナノ構造での異常ハンル効果に基づく核スピンの光制御と応用

单量子纳米结构中基于反常Hanl效应的核自旋光学控制及其应用

基本信息

批准号：
20J10446
负责人：
山本壮太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10446/
关键词：
ナノ構造半導体超微細相互作用核スピン分極

项目摘要

単一量子ドットに適用可能なＮＭＲ測定系の構築，電子ー核スピン結合系の数値シミュレーション，核スピン分極の三重安定状態の実験的調査を行った．ＮＭＲ測定を用いて核四極子相互作用について直接的に調べるため，ｒｆ磁場を試料に効率よく照射するための電気回路のインピーダンス整合が必要であった．そこで簡易な遺伝的アルゴリズムを用いて回路の最適化を試みたが，必要な広帯域での整合は叶わなかったため，インピーダンス整合を行わずに高周波アンプを用いてｒｆ磁場を増幅する手法を選択した．現在は，複数の任意波形発生器を用いた測定シーケンスの実装を行っている．数値シミュレーションでは，異常ハンル効果が発現する条件を探るために核四極子相互作用の主軸分布に着目した計算を実装した．計算結果から，結晶成長方向から大きくずれた主軸や四極子相互作用の二軸性が異常ハンル効果の発現，特に光注入した電子スピンと直交する核スピン分極の形成に必要であるという画期的な結果を得た．核スピン分極の三重安定性は本研究で提案したモデルにおいて理論的に予言されていたが，これまで観測されていなかった．そこで実験的な観測を目指して定常発光測定を行った．提案モデルでは電子ー核スピン間の相関時間が非常に重要なパラメータであったため，実験では試料温度の変化からこれの制御を試みた．実験結果からは相関時間が実際に制御できたことが示唆されたが，三重安定性の発見には至らなかった．一方で，相関時間の変化に伴って核スピン分極の双安定曲線が一重から二重になる様子を初めて観測した．

Single quantum NMR measurement system construction, electron nuclear binding system numerical value system, nuclear separation and triple stable state investigation. NMR measurement in the nuclear quadrupole interaction in the direct modulation, rf magnetic field sample efficiency, radiation, electrical circuit integration necessary. The optimization of the circuit is a simple way to optimize the RF field. Now, a plurality of arbitrary waveform generators are used to determine the configuration of the device. The results of the calculation of the principal axis of the nuclear quadrupole interaction are discussed. The calculation results show that the crystal growth direction varies from large to small, and the biaxial property of the quadrupole interaction is abnormal. In particular, the optical injection is necessary for the formation of electron polarization and orthogonal nucleus polarization. The triple stability of nuclear polarization is proposed in this paper. The measurement of light intensity is a constant process. The correlation time between the electron and the sample temperature is very important. The result is that the correlation time is equal to the time when the triple stability is observed. The correlation time changes from one side to the other, and the bistability curve of the polarization changes from one side to two sides.