電流ゆらぎ測定によるスピン依存伝導の検出とその制御

近年、量子効果を積極的に利用した素子の開発が積極的に行われており、中でも、スピン軌道相互作用が強く働くInGaAs半導体を母材料とする素子が注目を集めている。このInGaAsを微細加工したメゾスコピック素子は、スピンに依存する特徴的な電子輸送現象が現れることから、現在盛んに研究が行われている。一方で、メゾスコピック系に現れる量子効果を検出する手段として、電流の時間的なゆらぎ、すなわち電流雑音が注目されている。中でも、伝導電子の分配過程に起因するショット雑音は、電子の挙動に関する詳細な情報を内包しており、これを用いることで、例えば、素子を伝導する電子のスピンに関する情報を得られることが予想される。本研究では、InGaAsに作製した量子ポイントコンタクト(QPC)においてスピン分極した電流を生成し、ショット雑音によるその分極率の検出を目指した。これまでの研究で、InGaAs上のQPCにおけるショット雑音測定からスピン分極率の導出に成功したが、それと共に高伝導度領域においてショット雑音が理論で予測される値より大きくなる様子が見られた。基礎応用両面からこの現象の詳細な理解は重要であるため、その検証に当たって、非常に高い移動度をもつクリーンなGaAsに作製したQPCにおけるショット雑音測定を行った。その結果、このショット雑音の増大が電子発熱によるのもであるとする先行研究を支持する振舞いが得られると共に、その発熱のメカニズムに関する知見が得られた。この高移動度QPCにおける電子発熱の検証に関して、2度の国内学会での発表と、1度の国際会議における口頭発表を行った。

近年、量子効果を積極的に利用した素子の開発が積極的に行われており、中でも、スピン軌道相互作用が強く働くInGaAs半導体を母材料とする素子が注目を集めている。このInGaAsを微細加工したメゾスコピック素子は、スピンに依存する特徴的な電子輸送現象が現れることから、現在盛んに研究が行われている。一方で、メゾスコピック系に現れる量子効果を検出する手段として、電流の時間的なゆらぎ、すなわち電流雑音が注目されている。中でも、伝導電子の分配過程に起因するショット雑音は、電子の挙動に関する詳細な情報を内包しており、これを用いることで、例えば、素子を伝導する電子のスピンに関する情報を得られることが予想される。本研究では、InGaAsに作製した量子ポイントコンタクト(QPC)においてスピン分極した電流を生成し、ショット雑音によるその分極率の検出を目指した。これまでの研究で、InGaAs上のQPCにおけるショット雑音測定からスピン分極率の導出に成功したが、それと共に高伝導度領域においてショット雑音が理論で予測される値より大きくなる様子が見られた。基礎応用両面からこの現象の詳細な理解は重要であるため、その検証に当たって、非常に高い移動度をもつクリーンなGaAsに作製したQPCにおけるショット雑音測定を行った。その結果、このショット雑音の増大が電子発熱によるのもであるとする先行研究を支持する振舞いが得られると共に、その発熱のメカニズムに関する知見が得られた。この高移動度QPCにおける電子発熱の検証に関して、2度の国内学会での発表と、1度の国際会議における口頭発表を行った。