半導体量子構造におけるスピンの輸送と干渉に関する研究

半导体量子结构中的自旋输运与干涉研究

• 批准号: 01J08103
• 负责人: 安達 太郎
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J08103/
• 关键词: GaAs量子井戸; 電子スピン; スピン緩和

代表的な化合物半導体である,GaAs量子井戸におけるスピン緩和現象に着目し,スピン緩和時間の計測を室温にて実行した。本年度は前年度の引き続き(110)面に成長したGaAs量子井戸を分子線エピタキシ法により作製し,実験によりスピン緩和時間を求めた。実験方法はポンププローブ法で,より高感度で測定可能となったため,試料の量子井戸の周期数を60周期から5周期に減らすことができた。以下に,本年度に得られた成果を示す。1.GaAs井戸幅7.5nmで不純物としてSiを1井戸あたり0.3×10^<12>cm^<-2>だけドーピングした,5周期のGaAs/AlGaAs(110)多重量子井戸(試料名VR417-2)におけるスピン緩和時間を計測した。その結果,励起光の波長を838nm,励起光強度を2.0mWにした場合は5.2±1.4nsと,周期数が5周期に減少しても(100)面に成長した試料に比べて,スピン緩和時間は2桁程度長くなることが分かった。また,スピン緩和時間の励起波長依存性を調べた。その結果,励起波長を短くするにしたがって,スピン緩和時間は長くなることが分かった。2.ドーピング濃度依存性を調べるために,構造はVR417-2と同じで,ドーピング濃度を1×10^<12>cm^<-2>にした試料(試料名VR420-2)を作製し,スピン緩和時間を調べた。実際の井戸幅は7.5nmからずれてしまったが,スピン緩和時間は832nm,2.0mW励起で1.2nsとなった。3.井戸層ドープと変調ドープの違いを調べるため,構造はVR417-2と同じで,AlGaAs層のみに0.5×1012cm-2だけドーピングを施した試料(試料名VR419-3)のスピン緩和時間を計測した。こちらも,実際は設計の井戸幅から若干ずれてしまったが,834nm,2.0mW励起で2.0nsのスピン緩和時間を得た。

Representative compound semiconductors,GaAs quantum wells, etc. This year, compared with the previous year, GaAs quantum wells were grown on the (110) surface. The method is based on the high sensitivity measurement method, and the number of cycles of the quantum well of the sample is 60 cycles. The following are the results of the year. 1. GaAs well width 7.5 nm impurity Si 1 well width 0.3×10^<12>cm 5 <-2>period GaAs/AlGaAs(110) multiple quantum well (sample name VR417-2) As a result, the excitation light wavelength is 838nm, the excitation light intensity is 2.0 mW, the period is 5.2± 1.4 ns, the period is 5 cycles, the growth time of the (100) plane is 2 seconds, and the relaxation time is 2 seconds. The wavelength dependence of excitation time and relaxation time is modulated. As a result, the excitation wavelength is short, and the relaxation time is long. 2. The structure of VR417 -2 is similar to that of VR420 - 2, and the <12><-2>sample (sample name VR420 -2) with the concentration of 1×10^ cm^is controlled and the relaxation time of sample is adjusted. The amplitude of the well is 7.5 nm, and the relaxation time is 832 nm, and the excitation time is 1.2 ns. 3. The structure of the well layer is VR417-2 and the AlGaAs layer is 0.5×1012cm-2. The relaxation time of the well layer is measured. In this case, the design amplitude is 834nm, the excitation is 2.0mW, and the relaxation time is 2.0ns.