少数人工原子による人工原子格子のスピン相関と環境との相互作用

少量人造原子的人造原子晶格的自旋关联及其与环境的相互作用

基本信息

批准号：
25871126
负责人：
天羽真一
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題においては、量子ドット・量子ホール系などの厳密に制御できる系を用い、少数～多数の量子ドットの結合系、2次元電子ガスにおける結合系を実現する。その結合系において、量子力学的な結合によって生じる特徴的な電気伝導や電子状態の解明を目指す。また、その量子力学的な結合系における、電子スピンと核スピンの相互作用や電子の干渉性のフォノンの影響などの環境との相互作用の解明を目標とする。研究期間に得られた主な成果は以下の通りである。(1) 2つの量子ドットを結合させた2重量子ドットにおいて、電子が1個ずつ、2つの量子ドットを量子力学的に共鳴して流れるトンネル電流を測定し、その磁場依存性を調べた。高バイアス条件下で、フォノンが介在すると思われるトンネル電流を確認した。そのトンネル電流の磁場依存性には干渉性の寄与が期待される強度の変化が確認できた。(2)2重量子ドットにおいて、3電子が寄与するパウリの排他率に起因した電流閉塞と、その磁場による解除を確認した。解除される磁場の値は、寄与する状態のエネルギー差を反映し、解除の現れ方には、2つの量子ドット間、或は、量子ドット内の核スピンの揺らぎに差を反映していることを示唆する結果が得られた。(3) 縦型2重量子ドットを並列に並べることによって、縦結合・横結合を持つ縦型4重量子ドットの作製を行った。低温において、電気伝導の測定を行い、Stability diagramと少数電子状態が実現できていることを確認した。(3) 3つの量子井戸が結合した量子ホール状態を実現し、ν=2,3,4の状態について調べた。縦抵抗の変化は、ランダウ準位の準位交差やスピン状態の変化を反映していることが分かった。ν=2量子ホール状態では、そのスピン状態に応じて、核スピン偏極に起因した縦抵抗の変化を確認することに成功した。

在本研究主题中，我们使用严格控制的系统（例如量子点和量子孔系统）来实现二维电子气体中小到许多量子点和粘结系统的粘合系统。在这个耦合系统中，我们旨在阐明由于量子机械耦合而发生的特征电导率和电子状态。目的是阐明量子机械耦合系统中电子自旋与核自旋与环境之间的相互作用，例如电子自旋和核自旋的相互作用以及声子对电子相干性的影响。在研究期间获得的主要结果如下：（1）在两个量子点中，使用一个电子来测量流过两个量子点的隧道电流，一次一次电子，一个电子，并通过两个量子点机械地谐振，并检查了磁场的依赖性。在高偏置条件下，证实了似乎是声子介导的隧道电流。强度的变化被预期会导致干扰，这证实了隧道电流的磁场依赖性。（2）在两个量子点中，由Pauli的独家速率引起的电流阻塞，由三个电子贡献，并且由于磁场而释放。释放的磁场的值反映了贡献状态的能量差异，结果表明释放的外观反映了两个量子点之间核自旋波动的差异或量子点之间的差异。（3）通过平行排列垂直两种量子点，制造了带有垂直和水平键的垂直四量子点。在低温下测量电导传导，以确认实现了稳定图和少数电子状态。（3）我们意识到将三个量子孔组合在一起，并研究了ν= 2,3,4的量子孔状态。发现纵向抗性的变化反映了Landau水平的水平交叉和旋转状态的变化。在ν= 2量子孔状态下，我们成功证实了由核自旋极化引起的纵向电阻的变化，这取决于自旋状态。