希薄磁性半導体における磁化誘起第二高調波発生

稀磁半导体中磁化感应二次谐波的产生

• 批准号: 16740171
• 负责人: 小川 佳宏
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740171/
• 关键词: 磁性半導体; 磁化誘起第二高調波発生; (Ga, Mn)As

III-V族希薄磁性半導体はスピントロニクス分野において基礎、応用の両観点から、盛んに研究がなされている,、なかでも(Ga, Mn)Asは、最高150Kという比較的高温の強磁性転移温度や、既存の半導体素子との整合性などから、特に注目されている。III-V族希薄磁性半導体の強磁性発現機構は、正孔とMnスピンの相互作用が関与していることはわかっている。しかしながら、いまだ完全な理解が得られていないのが現状である。本研究では、磁化誘起第二高調波発生をブロープとして(Ga, Mn)AsのMnスピンダイナミクスを観測する方法(時間分解非線形磁気光学カー効果)を確立した。笛一二高調波をプローブとしてもちいると、励起光によって注入されるスピン偏極キャリアによる影響を受けずに、Mnスピンダイナミクスを観察できることがわかった。さらに、(Ga, Mn)AsのMnスピンは励起光パルスの時間幅である200 fs以内の時間でスピン偏極した光キャリアと相互作用していることを見出した。そこで本年度は、200fs以内の時間応答を観測するために、時間幅20fsの超短パルスレーザーを用いた時間分解測定系の立ち上げを行った。まず初めに、時間分解ポンプープローブ測定系を作製した。この作製した測定系の性能評価のためにバルクのGaAsの時間分解反射率測定を行い、20fsの時間分解能で反射率変化測定が行えることを確認した。また、20fsパルスレーザーを用いた時間分解カー回転測定系の作製も行った。この測定系もバルクGaAsを用いて性能評価を行い、20fsの時間分解能でカー回転測定が行えることを確認した。次に、20fsの超短パルスレーザーを用いた磁化誘起第二高調波発生をプローブとしたスピンダイナミクス測定を行うために、このレーザーを用いて磁化誘起第二高調波発生の観測を行った。非常に微弱ながらも磁化誘起第二高調波光の観測を行うことが出来た。しかしながら、磁化誘起第二高調波発生をプローブとして用いるには、ポンプ光に対する強度が強すぎるために、ポンブープローブ測定を行うことが出来なかった。今後は、第二高調波光の検出感度を上げることにより、ポンプープローブ測定が行えるように、測定系を改善する予定である。

III-V稀释磁性半导体正在从基本和应用的角度在自旋场中积极研究。其中（GA，MN）特别引起了人们的注意，因为它们相对较高的温度铁磁过渡温度高达150K，并且它们与现有半导体设备的兼容性。众所周知，孔和MN旋转的相互作用参与了IIII-V稀释磁性半导体中铁磁表达的机理。但是，目前的情况是尚未获得完整的理解。在这项研究中，我们建立了一种方法（时间分辨的非线性磁光KERR效应），用于观察（GA，MN）的Mn自旋动力学，因为它使用磁化诱导的第二次谐波生成作为Brope。已经发现，当将哨声12谐波用作探针时，可以观察到MN自旋动力学，而不会受到激发光注射的自旋极化载体的影响。此外，发现（GA，MN）的Mn自旋与200 fs的时间宽度内与自旋极化光载体相互作用，这是泵浦光脉冲的时间宽度。因此，今年，为了观察200 fs之内的时间响应，我们使用超短脉冲激光器启动了一个时间分辨的测量系统，其时间宽度为20 fs。首先，准备了时间分辨的泵探针测量系统。为了评估该制造的测量系统的性能，进行了散装GAA的时间分辨反射率测量，并确认可以使用20 fs的时间分辨率进行反射率变化测量。此外，还使用20FS脉冲激光器制造了时间分辨的汽车旋转测量系统。还使用大量GAA进行了评估该测量系统，并确认可以以20FS的时间分辨率进行Kerr旋转测量。接下来，为了使用20 FS超短脉冲激光器使用磁化诱导的第二次谐波生成测量自旋动力学，该激光被用于观察磁化诱导的第二次谐波生成。尽管它非常虚弱，但我们能够观察到磁化引起的第二次谐波光。但是，要用磁化引起的第二次谐波生成用作探针，泵灯的强度太强，使得无法执行泵探头测量。将来，我们计划改善测量系统，以便可以通过增加第二次谐波光的检测灵敏度来进行泵探针测量。

项目成果

Effects of magnetic field on multi-excitonic structures in GaAs quantum dots

磁场对GaAs量子点多激子结构的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Luminescence (掲載決定)
• 作者: T.Minato;T.Susaki;S.Shiraki;H.S.Kato;M.Kawai;K.Aika;D.Higashiyama;K.Ohgushi;I.Kezsmarki et al.;S.Tomimoto et al.;Y.Ogawa;Y.Ogawa;Y.Ogawa;Y.Ogawa;F.Saito
• 通讯作者: F.Saito

Non-Markovian dephasing of excitons in GaAs quantum wells

• DOI: 10.1016/j.jlumin.2006.01.040
• 发表时间: 2006-07-01
• 期刊: JOURNAL OF LUMINESCENCE
• 影响因子: 3.6
• 作者: Iwamatsu, A;Ogawa, Y;Minami, F
• 通讯作者: Minami, F

Engineered interface of magnetic oxides

• DOI: 10.1126/science.1098867
• 发表时间: 2004-07-30
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Yamada, H;Ogawa, Y;Tokura, Y
• 通讯作者: Tokura, Y

Intensity and phase evolutions of transmitted and reflected femto-second optical pulses in GaAs

GaAs 中传输和反射的飞秒光脉冲的强度和相位演化

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Luminescence 119-120
• 作者: T.Minato;T.Susaki;S.Shiraki;H.S.Kato;M.Kawai;K.Aika;D.Higashiyama;K.Ohgushi;I.Kezsmarki et al.;S.Tomimoto et al.;Y.Ogawa;Y.Ogawa
• 通讯作者: Y.Ogawa

Coherent control of electron-phonon scattering and dephasing process in GaAs multiple quantum wells

GaAs多量子阱中电子声子散射和移相过程的相干控制

• 发表时间: 2007
• 期刊: Pliys. Rev. B 75
• 作者: T.Minato;T.Susaki;S.Shiraki;H.S.Kato;M.Kawai;K.Aika;D.Higashiyama;K.Ohgushi;I.Kezsmarki et al.;S.Tomimoto et al.;Y.Ogawa
• 通讯作者: Y.Ogawa