Demonstration of quantum state conversion between photon polarization and electron spin states by manipulation of a single photo-excited electron spin

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まず、昨年度末から続いて非ドープ型GaAs/AlGaAs量子井戸基板を用いた面内p-i-n接合素子において3He冷凍機を用いた磁気輸送特性の測定を行った。量子ホールエッジ状態が形成される面直高磁場下でpn接合間に順バイアス電流を流し縦抵抗を測定したところ、p側とn側のトップゲート電圧の変化に対して縦抵抗が量子化している振る舞いが見られた。これはp領域とn領域それぞれに形成されたエッジチャネルを介したpn接合間の伝導を示唆していると考えており、スピン偏極したpn接合間の伝導による偏光発光の可能性を示している。しかし、デバイスの動作不良により電荷密度などのデータの不足があり詳細な議論には素子構造の改善や追加の測定が必要となっている。また、昨年度以前に行った非ドープ型GaAs量子ドットに対する光照射の実験に関して論文化するにあたって、LEDを使用した光照射の極低温化での波長と照射強度の確認・見積もりを行った。量子井戸の励起波長の光が照射されていたことや光子照射数と光子吸収効率に対する得られた光励起電子の信号数の妥当性が得られ、これまでの議論に破綻がないことを確かにした。光照射に対して安定した量子ドット素子の開発に関しては、短周期超格子中のGaAsへドーピングによりDXセンターの低減を狙って作製された構造の評価を行った。光照射に対する電子密度や量子ドット電極によるピンチオフ電圧の変化が飽和したことを確認でき、光子から電子への量子状態変換を行うための素子として有用性を示した。一方、短周期超格子中へのドーピングに起因したより大きなピンチオフ電圧や時間経過によるオーミック抵抗の増大などの課題も確認されており、量子ドットを動作させるには改善が必要であることが分かった。