スピントロニクスデバイス・デザインに関する研究連絡調整

自旋电子学器件设计方面的研究联络和协调

基本信息

批准号：
14076105
负责人：
白井正文
金额：
$ 9.98万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14076105/
关键词：
スピントロニクス第一原理計算希薄磁性半導体スピン注入量子ポイントコンタクト量子ドット量子情報量子メディア変換ハーフメタルスピントランジスタ半導体人工分子位相緩和デバイスデザイン高スピン偏極強磁性体ヘテロ接合界面エンタングルメント透明強磁性半導体

项目摘要

光スピントロニクス材料として期待されるワイドバンドギャップ磁性半導体において、磁性不純物の空間分布や格子欠陥が強磁性転移温度に及ぼす影響を第一原理計算に基づいて検証した。磁性不純物間には引力的な相互作用がはたらくため、希薄磁性半導体においては互いに磁気的に結合していない高不純物濃度クラスタが形成され、強磁性転移温度は低くなる。また、窒化ガリウムにドープされた磁性スピン間の強磁性相互作用は窒素空孔が存在すると弱められるので、高い強磁性転移温度を得るためには、窒素空孔の生成を抑制する必要がある。(白井)光子-電子スピン量子メディア変換を量子力学的モデルで記述し、一光子の偏光状態から電子のスピン状態へ量子情報が転写される過程のダイナミクスを解析した。詳細な解析の結果、高い転写確率を得るためには、光子-量子ドット結合強度と量子ドットからのホールのトンネルレートの両方を入射光子のスペクトル幅よりも大きくとり、かつ、マッチング条件を満たす必要があることを明らかにした。(今村)半導体微細加工で作製される微小なくびれ構造や量子ポイントコンタクトを利用した新しいスピン注入のアイディアを提案した。スピン軌道相互作用が存在する場合の量子ポイントコンタクトの輸送特性を数値計算によって調べ、電気伝導度の量子化が見られること、透過した電子は電流に垂直な方向にスピン分極すること、InGaAsヘテロ構造において50%以上のスピン分極が得られることを示した。他に、量子ドットにおける電子格子相互作用による位相緩和の解明、2重量子ドット系でのスピン結合の評価および量子演算のシミュレーションを行った。(江藤)

在宽带隙磁性半导体中，预计将作为光学自旋材料，磁杂质的空间分布以及晶格缺陷的影响基于第一个原理计算验证了铁电磁过渡温度。由于磁杂质之间发生有吸引力的相互作用，在稀磁半导体中，形成高杂质浓度簇，它们彼此之间不会互相耦合，从而导致低铁磁过渡温度。此外，由于存在氮的空位时，掺杂氮化壳的磁性旋转之间的铁磁相互作用会减弱，因此有必要抑制氮空位的形成，以获得高铁磁过渡温度。（Shirai）使用量子机械模型描述了光子电子自旋量子介质的转换，并分析了将量子信息从单个光子的极化状态传递到电子旋转态的过程的动力学。详细的分析表明，要获得高传递概率，光子量子点键强度和量子点的孔的隧道速率都必须大于入射光子的光谱宽度，并且必须满足匹配条件。（imamura）我们提出了一种使用微收缩结构和通过半导体微分化产生的量子点接触的自旋注射的新想法。通过数值计算检查了在自旋轨道相互作用的存在下量子点接触的传输特性，表明可以看到电导率的量化，在垂直于电流的方向上旋转的传输电子在垂直于电流的方向上旋转，并且在INGAAS异质结构中获得了50％或更多的自旋极化。此外，我们研究了量子点中电子晶格相互作用引起的相松弛，评估了两个量子点系统中的自旋耦合，并模拟了量子操作。（ETO）