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ハーフメタル強磁性体／半導体へテロ構造を用いたスピン機能デバイスの創出

使用半金属铁磁/半导体异质结构创建自旋功能器件

基本信息

批准号：
12J02400
负责人：
秋保貴史
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

半導体中の核スピンはコヒーレンス時間が極めて長いため，固体量子情報デバイスへの応用に期待されている．GaAsに偏極した電子スピンを注入すると，超微細相互作用により電子スピンから核スピンに角運動量が移動し（動的核スピン偏極），偏極した核スピンは電子スピンに磁場（核磁場）として作用することが知られている．我々はこれまでに，核磁場をホイスラー合金/GaAsスピンデバイスを用いて電気的に検出することに成功し，核スピン影響下における電子スピンの輸送特性を明らかにした．ホイスラー合金とは，スピン偏極率が100%であることが理論的に指摘されており，半導体への高効率スピン源として期待されている強磁性体材料である．以上の背景から本研究の目的は，ホイスラー合金を用いた高効率スピン注入デバイスにおいて，核スピンのコヒーレント制御を実現することである．本研究において我々は，核スピンのコヒーレントな振動であるラビ振動をスピン注入デバイスにおいて初めて観測することに成功した．ラビ振動の観測は核スピン量子ビット実現のための第一歩と言える．これまでに，量子Hall系において電気的に，量子井戸において光学的にラビ振動が観測されている．それらの先行研究と比べると，量子Hall系においては，ラビ振動を観測するのに，高磁場・極低温環境(50 mK, 7.3 T)が必要であり，それに対し，スピン注入デバイスにおいては4.2 K, 0.1 T程度の環境でラビ振動が観測された．また量子井戸における光学的手法と比べると光学的手法では，光のスポット径によってデバイスのサイズが制限されるのに対し，スピン注入デバイスは全電気的デバイスであるので微細化が容易に行える．これらのことから，スピン注入デバイスが応用上，核スピン量子ビットへの応用に適していると考えられる．

The core of semiconductors is long and the time is long, and the solid quantum information is long and expected. GaAs is polarized and electrons are injected into it, and ultra-fine interactions are used to create electrons and cores and the amount of angular motion is moved.し (moving nuclear スピンpolar), polarized したnuclear スピンはelectronic スピンにmagnetic field (nuclear magnetic field) としてaction することが知られている. I am a 々はこれまでに, a nuclear magnetic field をホイスラー alloy/GaAs スピンデバイスをいて电気にThe success of the 検出することにし, and the におけるelectronic スピンのtransportation characteristics under the influence of the nuclear スピンを明らかにした.ホイスラーAlloy とは, スピン Polarity が100% であることがTheoretical に Pick されており, semiconductor へのhigh-efficiency スピンsource としてexpectation されているferromagnetic material である. The above background is the purpose of this study, and the application of high-efficiency alloys is noted Enter the デバイスにおいて, and the core スピンのコヒーレントcontrol を実appears することである. This research is based on the core vibration of the core. Vibration をスピン injects デバイスにおいてInitial test することにsuccess した.ラビvibrationの観measurementはnuclearスピンquantumビット実appearのための一歩と语える.これまでに, quantum hall system においてelectric に, quantum well ににおいてoptical にラビvibration test されている. Preliminary research on それらのと比べると, Quantum Hall System においては, ラビ Vibration Detection するのに, High magnetic field and extremely low temperature environment (50 mK, 7.3 T) Necessary であり, それに対し, スピン injecting デバイスにおいては4.2 K, 0.1 T degree of environmental でラビvibration がmeasurement された.またquantum well doにおけるoptical techniqueと比べるとoptical techniqueでは,光のスポット道によってデバイスのサイズがlimited されるのに対し, スピン infused with デバイスは fully electric 気, デバイスであるのでmicronization, easy to do.これらのことから，スピン injects デバイスが応 into use，coreスピンquantum ビットへの応用に Adaptable していると考えられる.