51探花

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科　知能デバイス材料学専攻
教授　好田　诚

【発表のポイント】

• ベクトル光涡の轨道角运动量に起因する偏光空间构造をスピンの空间构造として固体中に直接印刷することに成功しました。
• 固体中の电子スピンに働くスピン轨道相互作用の有効磁场を组み合わせることで、位相の反転した2つの电子スピン波を同时に生成できることを明らかにしました。
• 光とスピンの高次量子メディア変换やスピンテクスチャを利用したデバイスの基盘技术につながり、将来的には情报量の大容量化に贡献することが期待されます。

【概要】

東京理科大学理学部第一部応用物理学科の石原淳講師、宮島顕祐教授、千葉大学大学院 工学研究院の森田健教授、東北大学大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻の好田誠教授、筑波大学数理物質系の大野裕三教授らの研究グループは、ベクトル光渦の軌道角運動量に起因する偏光空間構造をスピンの空間構造として半導体量子井戸中に印刷することに成功しました。

光の偏光と固体中の电子スピン状态は変换可能であり、これまで円偏光を利用した固体中へのスピン生成が行われてきました。従来の単一光によるスピン生成には均一な偏光分布を持つ基本のガウシアンビームが用いられてきましたが、この场合は特定の向きにそろったスピンが生成されていました。それに対して本研究では、ラゲールガウシアンビーム(※1)の一种であるベクトル光涡を用いることで、轨道角运动量に起因した方位角依存の偏光空间分布を固体中のスピン状态に移し替え、単一光により空间周期构造を持ったスピン状态を光生成することに成功しました。光通信分野ではベクトルビームの空间构造を利用した空间分割多重による大容量化が行われていますが、同様に固体中スピンの空间构造を利用した情报大容量化が可能になると期待されます。

本研究成果は、2023年3月24日付（米国时间）で米国の科学誌「Physical Review Letters」にてオンライン公开されました。また、Editors' Suggestionにも選ばれました。

図1 ベクトル光涡の方位角依存の偏光分布(上)とそれによって生成が期待される方位角依存のスピン空间构造(下）

【用语解説】

※1 ラゲールガウシアンビーム：軌道角運動量をもつ光ビームの一つ。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院工学研究科　知能デバイス材料学専攻
教授　好田　诚
TEL: 022-795-7316
E-mail: makoto*material.tohoku.ac.jp（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
東北大学大学院工学研究科 情報広報室
担当　沼泽　みどり
TEL: 022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を蔼に置き换えてください）