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Experimental studies of spin polarization in quantum Hall edge states

量子霍尔边缘态自旋极化的实验研究

基本信息

批准号：
18684013
负责人：
MACHIDA Tomoki
金额：
$ 14.14万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

量子ホール系おける局所的な電子スピン偏極率を実験的に決定するため、抵抗検出型核磁気共鳴におけるナイトシフト測定と核スピン緩和時間の決定を行った。本研究では量子ホール端状態および量子ホールバルク状態を利用した2種類の核スピン制御手法を実現し、これらを利用した。前者においては端状態間電子散乱に伴う電子スピン反転、後者では量子ホール効果ブレークダウンに伴う電子スピン反転を用いている。いずれも超微細相互作用を通じて核スピンを動的に偏極することが可能であり、電気抵抗値の変化として核スピン偏極が検出できる。素子上の微小コイルによる核スピン量子状態のコヒーレント制御、スピンエコーによるコヒーレント時間の決定、電子スピン-核スピン間超微細相互作用のゲート電界制御によるナイトシフト測定を実現した。量子ホール端状態を利用した手法により、量子ホール端状態近傍におけるナイトシフトの空間分布検出にも成功した。本研究で得られた成果により、既存の実験技術ではアクセスできなかった電子スピン偏極率に関する情報を得るための強力な実験手法が確立された。核スピンをプローブとすることで、量子ホール系におけるスピン物性で鍵となる局所的な電子スピン偏極率の決定や電子スピンダイナミクス情報が検出できることになり、今後の研究への展開が期待できる。

The determination of electron polarization rate of quantum system and the determination of nuclear relaxation time of resistance-type nuclear magnetic resonance In this study, two kinds of nuclear control methods were used to realize the quantum state and quantum state. The former is the electron scattering between the two states, while the latter is the electron scattering between the two states. The ultra-fine interaction between the two particles can cause the polarization of the particles. The determination of the quantum state of the electron and the ultra-fine interaction between the electron and the nucleus The quantum end-state can be successfully detected by spatial distribution method. The results of this study are well established, and the existing techniques are well established. The determination of electron polarization rate in the quantum system is expected to be carried out in the future.