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】

• 従来の技术と比べて、半导体の中で电子スピン波^（注1）の波长や空间构造をより自由に制御可能な新たな手法を开発しました。
• 本手法は、半导体のみならず磁性薄膜や二次元材料への応用も可能です。
• 本技术を拡张することで、电子スピン波を利用した次世代情报処理技术への応用展开につながると期待されます。

【概要】

半导体におけるスピン状态の精密な制御は、次世代のスピントロニクスデバイスの実现に不可欠です。特に半导体中でスピンのらせん构造である电子スピン波が长时间维持される永久スピン旋回（笔厂贬）状态^（注2）は情报ストレージや演算デバイスの基盘技术として注目されていますが、従来の电子スピン波生成技术では、波数（単位长さに含まれる波の数）の柔软な制御ができない制约がありました。

东北大学大学院工学研究科の菊池奎斗大学院生、石原淳助教、山本壮太特任助教、好田誠教授（兼 量子科学技術研究開発機構 量子機能創製研究センター プロジェクトリーダー）、筑波大学数理物質系の大野裕三教授、東京理科大学先進工学部物理工学科の宮島顕祐教授らの研究グループは、プログラム可能な空間光変調器（SLM）^（注3）を用いた构造化光^（注4）を利用し、ガリウム?ヒ素（骋补础蝉）/アルミニウム?ガリウム?ヒ素（础濒骋补础蝉）の量子井戸^（注5）中に任意の电子スピン波を直接転写することに成功しました。今回の技术では従来技术の制约を克服し、より高度なスピン构造制御が可能となりました。

本手法は半导体スピントロニクスの新たな応用可能性を拓き、情报処理デバイスや磁性薄膜、二次元材料への展开が期待されます。

本成果は、米国物理学会の学術誌Physical Review Appliedに4月7日付で掲載され、Editors' Suggestionにも選ばれました。

【用语解説】

注1. 電子スピン波：特定のスピン軌道相互作用の条件下でスピンのらせん状パターンが形成され、波のように扱える状態のこと。電子スピン波は、スピントロニクスデバイス、スピンベースの情報処理、量子コンピューティングなどへの応用が期待されている。

注2. 永久スピン旋回（PSH）状態：特定のスピン軌道相互作用下で、半導体中でスピンのらせん構造（電子スピン波）が長時間維持される状態。

注3. 空間光変調器（SLM）：液晶を利用して、画素ごとに光の位相?振幅?偏光を空間的に制御できるデバイス。

注4. 構造化光：空間的に偏光?位相?振幅が制御された特殊な光。

注5. 量子井戸：電子の動きを２次元の平面に閉じ込めた構造。１次元の線に閉じ込めた構造を量子細線、０次元の点に閉じ込めた状態を量子ドットと言う。

【论文情报】

タイトル：Direct imprinting of arbitrary spin helices using programmable structured light in a semiconductor two-dimensional electron gas
著者：Keito Kikuchi, Jun Ishihara*, Miari Hiyama, Sota Yamamoto, Yuzo Ohno, Takachika Mori, Kensuke Miyajima, and Makoto Kohda?
*責任著者：东北大学大学院工学研究科　助教　石原 淳
?責任著者：东北大学大学院工学研究科　教授　好田 誠
掲載誌：Physical Review Applied
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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
助教　石原 淳
TEL: 022-795-7317　Email: j.ishihara*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）

东北大学大学院工学研究科
教授　好田 誠
TEL: 022-795-7316　Email: 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）
东北大学大学院工学研究科 情報広報室
沼澤 みどり
TEL: 022-795-5898　Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）