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自己形成量子ドットのスピン軌道相互作用によるスピンコヒーレンスとスピン操作の研究

自组装量子点中自旋相干性和自旋轨道相互作用的自旋操纵研究

基本信息

批准号：
09J08921
负责人：
高橋駿
金额：
$ 1.34万
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：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度では、単一のInAs自己形成量子ドット(SAQD)において、g因子の電気的制御による電子スピン回転操作の実現に向けて、g因子の異方性を調べること中心とした研究を立案、実施した。これまで、単一InAs SAQDにおける電子のスピン軌道相互作用(SOI)の大きさと異方性を調べてきた。また、同系における高周波応答も調べてきた。その結果、InAs系の特徴である大きなSOIを利用することによって、マイクロ波によるスピン回転操作が期待できることが分かってきた。一方、g因子の異方性を電気的に制御することによっても電子スピンの操作は可能であり、これにはgテンソル変調共鳴(g-TMR)を利用する。InAs SAQDではg因子もまた大きいため、このg-TMRによる高速なスピン操作も期待できる。当該年度では、この方法によるスピン操作に向けて同系におけるg因子の異方性とその電気的制御を目的とした。対象とする単一のInAs SAQDの付近にサイドゲートを設け、ここにゲート電圧を印可することによって、ドットの面内方向の閉じ込めポテンシャルやドットに閉じ込められた電子の波動関数を変調することができる。g因子はクーロンブロッケードにおける高次のトンネル現象である、非弾性コトンネリングの磁場発展から見積もった。また、g因子の異方性は希釈冷凍機内に導入したvector magnetを利用して、3次元的に調べた。その結果、InAs SAQDの系におけるg因子は、ドットの閉じ込めの異方性や、電子の属する軌道の対称性を反映することが分かった。また、これまでの同系でのg因子の異方性と比較することによって、ドットの閉じ込めポテンシャルがドットに接続するソース-ドレイン電極の接続の対称性に依存することが分かった。これは、電極がその下部の電子を追い出すように、高いポテンシャルを形成するためである。さらに、サイドゲートによってg因子の電気的変調にも成功し、この変調の大きさから、g-TMRによるスピン操作を仮定した場合、そのスピードはラビ周波数に換算して0.88MHzの値を得た。この値は、これまでに報告されている他の方法による電子スピン操作周波数に劣るが、より異方的なポテンシャルをもつドットを利用することによって、今回見積もられた周波数よりも高速なスピン操作は実現可能であると考えられる。この結果は、下記の国内学会で発表し、現在、投稿論文を準備中である。また、昨年度に得られた光介在トンネルに関する研究成果を下記の国内、国外学会で発表した。

In this year, InAs form quantum dots (SAQD) by themselves, the control of g factor and the electronic feedback operation are carried out, and the research on g factor anisotropy is carried out. For example, InAs SAQD can be used for electron orbital interaction (SOI). The high frequency wave is transmitted to the same system. As a result, the characteristics of the InAs system are as follows: A square, g factor and anisotropic electric control of the operation of the electron can be used. InAs SAQD is a high-speed, high-speed, and high-performance device. When the year is over, the method of operation is directed to the homologous system, and the method of control is directed to the electric field. For example, if a single InAs SAQD is used, it is necessary to adjust the ratio of electrons in the in-plane direction. The magnetic field development of the high order magnetic field phenomenon of the g factor The anisotropy of the g factor is expected to be introduced into the refrigerator, and the three-dimensional modulation is expected to be utilized. As a result, the g factor of the system of InAs SAQD is different from that of the closed system, and the symmetry of the orbital of the electron is different from that of the closed system. Comparison of the anisotropy of the g factor of the homologous system between the two electrodes; The lower part of the electrode is located in the middle of the hole. In addition, the frequency of the signal is adjusted to 0.88 MHz. This value is due to the fact that other methods have been reported to reduce the frequency of electronic computer operation and make use of different types of information. However, it is now possible to increase the frequency of electronic computer operation at high speed. The results of this paper are listed below. The research results obtained in the past year are reported by domestic and foreign institutes.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

単一InAs自己形成量子ドットにおけるスピン軌道相互作用と高周波電場応答

单个 InAs 自组装量子点中的自旋轨道相互作用和高频电场响应

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
明松祐司;辻正次;高橋駿
通讯作者：
高橋駿

Electrically tuned g tensor in an InAs self-assembled quantum dot

DOI：
10.1103/physrevb.84.041302
发表时间：
2011-07-06
期刊：
PHYSICAL REVIEW B
影响因子：
3.7
作者：
Deacon, R. S.;Kanai, Y.;Tarucha, S.
通讯作者：
Tarucha, S.

Electrically tuned spin-orbit interaction in an InAs self-assembled quantum dot

DOI：
10.1038/nnano.2011.103
发表时间：
2011-08-01
期刊：
NATURE NANOTECHNOLOGY
影响因子：
38.3
作者：
Kanai, Y.;Deacon, R. S.;Tarucha, S.
通讯作者：
Tarucha, S.

Large anisotropy of spin-orbit interaction in a single InAs self-assembled quantum dot

单个 InAs 自组装量子点中自旋轨道相互作用的大各向异性

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Physical Review Letters
影响因子：
8.6
作者：
Y.Kanai;R.S.Deacon;S.Takahashi;A.Oiwa;K.Yoshida;K.Shibata;K.Hirakawa;Y.Tokura;S.Tarucha;S.Takahashi
通讯作者：
S.Takahashi

単一InAs自己形成量子ドットにおけるg因子の異方性とその電気的制御

单InAs自组装量子点g因子各向异性及其电学控制