半導体二次元電子系における電子スピン共鳴:スピン秩序とダイナミクスの観測

半导体二维电子系统中的电子自旋共振：自旋顺序和动力学的观察

• 批准号: 07J05174
• 负责人: 松並 絢也
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J05174/
• 关键词: Si; SiGeヘテロ構造二次元電子系; 半導体表面二次元電子系; 電子スピン共鳴; 電気伝導; 量子ホール効果; スピン緩和; 磁気的相互作用

1.Feを吸着させたInAsおよびInSb(110)壁開表面において、吸着Fe原子とそれにより誘起される表面二次元電子系との間に磁気的相互作用があることを立証することを目的として、吸着Fe原子のESR吸収を表面二次元電子系の電気抵抗変化として観測することを試みた。このために、まずミリ波応答測定を行うための試料ホルダーを作製した。この試料ホルダーを用いることにより、極低温(>1.3K)、強磁場(<11T)、超高真空の環境下において、試料壁開(回転)、金属吸着、ミリ波照射および電気伝導測定を行うことが出来る。この試料ホルダーは組み立て作業を外注せず自分達で行ったものであり、改良、補修などが容易である。また、ミリ波照射下ではセラミック部品やマンガニン線が発熱の原因となることを突き止め、専用の試料パッケージ法や試料回転台を開発した。以上の技術的課題を克服した上で、Feを吸着させたInAsおよびInSb(110)壁開表面において、電子密度や電子移動度、磁気抵抗などの基本的な輸送特性を押さえつつ、ミリ波照射による試料の抵抗変化を詳細に調べた。今年度は表面二次元電子系におけるミリ波応答測定の先駆けとして、まずは吸着金属をFeに絞ったが、今後は吸着金属や基板の種類などを系統的に変えて、最適条件を模索していく。2.シリコンニ次元電子系において、ラシュバスピン軌道相互作用がスピン緩和に占める役割を明らかにするため、ダブルゲートSi/SiGeヘテロ構造試料を作製した。ダブルゲート試料の作製は所属研究室で初の試みであったため、最初に試料パターンの設計、フォトマスクの作製を行い、ゲート酸化膜、半透明ゲート電極膜の形成、加工技術を開発した。低温強磁場下の測定から、このダブルゲートが無事動作することを確認した。

1. Fe atoms adsorbed on the surface of InAs and InSb(110) wall are induced by ESR. This is the first time I've ever seen a woman. The sample temperature measurement is carried out in the following conditions: extremely low temperature (>1.3K), strong magnetic field (<11T), ultra-high vacuum environment, sample wall opening (return), metal adsorption, microwave irradiation and electrical conductivity measurement. This test material is easy to improve and repair. Under the irradiation of microwave and ultraviolet light, the causes of heat generation are discussed, and the samples used in the test are analyzed. To overcome the above technical problems, Fe adsorption, InAs and InSb(110) wall open surface, electron density, electron mobility, magnetic resistance, basic transport characteristics, and resistance changes of samples under light wave irradiation were carefully adjusted. This year, the surface of the two-dimensional electron system, the first wave response determination, the adsorption of metal, Fe, the future adsorption of metal, the type of substrate, the optimal conditions for the model 2. Preparation of Si/SiGe structural samples for the three-dimensional electron system The preparation of the sample belongs to the research laboratory. The initial design of the sample, the preparation of the sample, the formation of the translucent electrode film, and the development of the processing technology Measurement of low temperature and high magnetic field conditions

项目成果

Electrical detection of electron spin resonance in two-dimensional systems, to be published in Electron spin resonance and related phenomena in low diwensional struetures, Topies in Applied Physies Series, edited by M.Fanciulli

二维系统中电子自旋共振的电学检测，将发表在《低维结构中的电子自旋共振和相关现象》，《应用物理学系列主题》，由 M.Fanciulli 编辑

• 发表时间: 2008
• 作者: Yuske Sekiguchi;ほか;Junya Matsunami and Tohru Okamoto
• 通讯作者: Junya Matsunami and Tohru Okamoto