磁性半導体量子構造を用いたブロッホウォールメモリの研究

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本研究では、量子ドットにおけるスピン自由度を考慮した電子輸送現象の研究と、磁性半導体量子構造の量子効果を利用したデバイスの実用化に向けた研究を行うことを目的としている。今年度は、化合物半導体量子構造において、バンド構造(sp^3 軌道混成によるバンド混合効果)を厳密に考慮して、スピンを伴う電子-電子相互作用、電子-フォノン相互作用とを取り入れた量子輸送モデルを研究し、微細構造中電子の静的および動的な輸送現象の解明を行うことを達成目標とし、半導体量子構造中の電子の挙動をsp^3s^* 強結合近似に基づいて結晶のバンド構造を反映させて記述する量子ダイナミクスモデルについて研究を進めた。現在まで磁性不純物を含まない系で、sp^3 混成のある場合の量子輸送特性に関して定式化を行い、電子の量子輸送解析に関して成果を得た。その際、実バンド構造とエバネッセントモード(減衰波)に対応する複素バンド構造を求め、電子波の固有平面波解とヘテロ界面におけるエバネッセントモードのモードマッチング法により量子構造に垂直方向の電子の輸送解析を行った。この手法によりバンド間のミキシングとバンドの非放物線性を取り入れた量子輸送解析が可能となり、従来の単純なバンド構造では説明不可能な実験結果をも説明可能なモデルとして確立することができた。