ダイヤモンド量子センサを使ったスピン流空間イメージング

使用金刚石量子传感器的自旋电流空间成像

• 批准号: 21K04871
• 负责人: 針井 一哉
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04871/
• 关键词: スピントロニクス; ダイヤモンドNV中心; 2次元材料; ダイヤモンド窒素-空孔発光中心; 2次元物質

本研究は物質中を流れるスピン流の空間イメージングを目的とする。イメージングには高い磁場感度を持つダイヤモンド窒素-空孔発光中心による光検出磁気共鳴を用いる。スピン流源には強磁性を要せず、円偏光照射によってスピン流を励起可能な遷移金属ダイカルコゲナイドを使い、スピン伝導性の高いグラフェンとのヘテロ積層膜にすることでミクロスケールのスピン伝導を実現する。グラフェン端でのスピン蓄積が作る磁場を、ヘテロ構造膜を転写した窒素-空孔中心を高濃度に含むダイヤモンド基板の光検出磁気共鳴の空間分布を通じてイメージングする。以上の目的を実現するため、本年度は測定系の調整とグラフェン試料の微細加工プロセスの開発を行った。具体的には、共焦点蛍光顕微システム、円偏光依存信号の高感度取得用偏光ロックインシステムのテストを行い、CVD-単層グラフェンへのミリング及び電極作製技術の開発を行った。最終年度では本年度までの結果をもとに試料の円偏光スピン流励起特性とスピン流空間イメージング実験を行う。

这项研究的目的是对流经材料的自旋电流的空间成像。使用具有较高磁场灵敏度的钻石氮 - 发光中心的光感应磁共振用于成像。自旋电流源不需要铁磁特性，并且使用过渡金属二甲硅烷基，该金属元素化可以通过圆形极化照射激发自旋电流，并形成具有高度自旋电导率的异性层压膜，从而实现了显微镜自旋的电导率。通过在石墨烯边缘的自旋积累而产生的磁场是通过在包含高浓度的氮存剂中心的钻石底物中的光传感磁共振的空间分布来成像的。为了实现上述目标，今年我们一直在调整测量系统并为石墨烯样品开发精细的加工过程。具体而言，我们对共聚焦荧光微系统和极化锁定系统进行了测试，以获得圆形极化信号的高灵敏度，并开发了用于CVD-Single-Layer石墨烯的铣削和电极制造技术。在最后一年，将根据今年的结果以及样品的循环旋转电流激发特征和旋转电流空间成像实验进行实验。