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面内磁場を用いた永久スピン旋回状態の検出と電界制御

使用面内磁场和电场控制检测永久自旋旋转状态

基本信息

批准号：
21656001
负责人：
新田淳作
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

方向の異なるスピンの回転演算子は交換しない。しかしながらスピンの回転軸が一軸になると交換関係が成立し、スピンは良い保存量となる。Rashba(R)-スピン軌道相互作用(α)とDresselhaus(D)-スピン軌道相互作用(β)が等しい条件では有効磁場の方向が一軸性となりスピン緩和が抑制される。われわれは、面内印加磁場とスピン軌道相互作用の作る有効磁場を組み合わせることにより、準一次元細線の磁気コンダクタンスの面内磁場角度依存性からR-スピン軌道相互作用とD-スピン軌道相互作用の比α/βを求めることが可能であることを提案してきた。さらに、ゲート電界によりR-スピン軌道相互作用αを制御すれば、α=β状態にできることから、散乱が生じてもスピン緩和の抑制された永久スピン旋回状態が実現できる。永久スピン旋回状態(α=β)の実現に適したInGaAs系量子井戸の設計を行い、[110」,[100],[1-10]方向の細線を作製し弱局在の面内磁場角度依存性を測定した。ゲート電界によってR-スピン軌道相互作用の強さを変化させると、[100]方向の細線では伝導度の最小を示す面内磁場角度([100]方向からの角度)が変化するのに対し、[110],[1-10]方向の細線では、それぞれ135度、45度と変化しないことが確認された。この結果は、[110],[1-10]方向の細線ではR-スピン軌道相互作用の強さを変えても2つのスピン軌道相互作用の作る有効磁場の方向が変わらないことに対応しており、理論から予測される結果と一致する。このことから、[100]方向の細線の示す伝導度の最小を示す面内磁場角度は、スピン軌道相互作用の有効磁場方向に対応することを示しており、R-スピン軌道相互作用とD-スピン軌道相互作用の比α/βを求めることが可能であること実験的に実証することに成功した。

The direction of change is different from the direction of change. The exchange relationship between the return axis and the axis is established. Rashba(R)-Dresselhaus(D)-Dresselhaus(β)-Dresselhaus(R)-Dresselhaus(D)-Dresselhaus (D)- In-plane magnetic field and orbital interaction have a magnetic field combination and a quasi-dimensional fine line magnetic field angle dependence. The orbital interaction α is controlled by α=β state, and the scattering state is controlled by α=β state. For the realization of the permanent spin state (α=β), the design of InGaAs quantum wells is carried out in the [1 - 10],[100],[1-10] directions, and the angular dependence of the in-plane magnetic field in the weak state is determined. The intensity of the orbital interaction in the [100] direction of the fine line decreases, and the minimum of the conductivity of the fine line in the [100] direction decreases. The angle of the in-plane magnetic field (the angle in the [100] direction) decreases, and the angle of the fine line in the [1 - 10] direction decreases, and the angle of the fine line in the [1 - 10] direction decreases, and the angle of the fine line in the [1 - 10] direction decreases, and the angle of the fine line in the [1 - 10] direction decreases, and the angle of the in-plane magnetic field decreases, and the angle of the fine line in the [1-10] direction decreases, and the angle of the fine line in the [1-10] direction decreases, and the angle of the in-plane magnetic field decreases, and the angle of the in-plane magnetic field decreases, and the angle of the angle of the fine line in the [1 - 10] direction decreases. The results are consistent with those of the theoretical predictions and the direction of the magnetic field. The minimum of the apparent conductance of the fine line in the direction of [100] indicates the in-plane magnetic field angle, the effective magnetic field direction of the orbital interaction, and the ratio α/β of the orbital interaction.