Direction observation of nonequilibrium spins in the quantum Hall system by exciton microscopy

激子显微镜对量子霍尔系统中非平衡自旋的方向观察

基本信息

批准号：
17J02035
负责人：
Moore John
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

去年の研究実績の概要で報告した量子ホールスカーミオンに関する実験結果を更に分析しました。物理理論の准教授柴田尚和に相談しながらこの研究の論文を執筆して雑誌で出版しました。学位の条件に従って博士論文を執筆し、審査委員会に提出しました。博士論文が国立国会図書館に送付されました。博士論文と博士論文発表の審査の結果、筆者の研究は東北大学物理学専攻の2018年度の専攻賞を受賞しました。電子スピンのコヒーレンス時間計測の実験装置を組み立てました。この装置はパンプの光パルスで電子スピンのコヒーレント状態を励起して、プローブの光パルスでカー回転の検出法によって状態の緩和を時間的に測ります。チタンサファイアレーザーから発光される光パルスを2つに分けて、調整可能な遅延線で時差を作りました。そして回折格子を用いてパルスを整形することによって試料のバンドギャップエネルギーに合うパルスを作りました。極低温でも電子スピンのコヒーレンス時間を測定出来るように、光パルスがあまりに分散しない光ファイバーを希釈冷凍機に導入し、光をファイバーにカップリングしました。冷凍機の中で反射光の回転（カー回転）を強度の変化に変換し、室温で強度をロックイン検出法で測定できるようにしました。実験試料のガリウム砒素量子井戸に光を当てながら、カー回転検出のテストとトラブル対応段階に入りましたが、まだ信号を検出できませんでした。研究室の他の一人の学生はこの研究を引き継ぎました。

我们进一步分析了去年研究总结中报道的量子霍尔斯格明子的实验结果。在与物理理论副教授 Naokazu Shibata 协商后，我写了一篇关于这项研究的论文并发表在杂志上。我按照学位要求写了一篇博士论文，并提交给评审委员会。博士论文已发送至国立国会图书馆。经过博士论文审查和博士论文演讲，我的研究获得了东北大学物理系2018年度部门奖。我们组装了一个实验装置来测量电子自旋的相干时间。该装置用泵浦光脉冲激发电子自旋的相干态，并使用探测光脉冲的克尔旋转检测方法测量电子自旋态随时间的弛豫情况。钛蓝宝石激光器发出的光脉冲被分成两部分，并使用可调延迟线来产生时间差。然后，通过使用衍射光栅对脉冲进行整形，我们创建了与样品带隙能量相匹配的脉冲。为了即使在极低的温度下也能够测量电子自旋的相干时间，我们引入了一种光纤，其中光脉冲不会过多地分散到稀释制冷机中，并将光耦合到光纤。反射光的旋转（克尔旋转）被转换为冰箱中强度的变化，使得可以使用锁定检测方法测量室温下的强度。我们开始测试克尔旋转检测和故障排除，同时用光照射实验样品中的砷化镓量子阱，但我们仍然无法检测到任何信号。实验室的另一名学生接管了这项研究。