発表者
幾野 佑一(鈴木・草部研)

指導教官
草部 浩一

Title
Coherent transfer of spin through GaAs/ZnSe interface
Abstract

Recent studies of n-type semiconductors have demonstrated spin-coherent transport with spin-coherent time exceeding 100ns. Such materials are potentially useful building blocks for spin-polarized electronics (`spintronics`). But, the technique for quantum spin-coherent transfer from certain solid-state structure to other one was required. There are some possible methods to inject long lifetime polarized spins through the interface, i.e. controlling the spin current by induced electric or magnetic fields and usage of electric field gradient subsisting in the interface. In 2000, it was reported that optical excitation can provide a short lifetime burst of coherent spin transferred across GaAs/ZnSe interface, leaving long-lived spins trapped in the GaAs layer. In this report, the authors further proved that coherent spin lifetime across interface in a biased structure was longer than in unbiased one, which reveals that spin current can be controlled by either electric or magnetic field. I will also argue that the report has shown that the information of spin across the p-GaAs/n-ZnSe junction was preserved.

概要

  近年のn型半導体の研究で向きの揃った偏局電子の輸送時間が100nsを越えることがわかってきた。このような物質は電子スピンを利用したエレクトロニクスに貢献する可能性がある。ただし、偏極スピンをある固体素子構造から他の構造へ量子コヒーレンスを保ったまま取り出す技術が必要とされていた。超寿命のスピン流を取り出す際には、電磁場印加によってコントロールして取り出す方法に加えて、接合界面に内在的に存在する電場勾配を利用して半永久的にスピン流を生み出す方法が考えられる。  2000年になって、光励起によって生成された偏極電子がGaAs/ZnSe ヘテロ構造の界面を通って極短時間であるが噴出することが実験的に示された。しかし、超寿命のスピンはGaAs層に捕らえられたままであることも同時に示された。  この論文では、著者らは電圧の印加された構造では、印加されていない構造よりもコヒーレントなスピンの寿命が長いことを示した。このことは、電場や磁場によってスピン流をコントロールできることを示している。さらに、p型GaAs/n型ZnSeのp-n型接合面を移動したスピン情報は保存しているという実験結果を論じる。

Reference

I.Malajovich, J.J.Berry, N.Samarth and D.D.Awschalom, Nature,411,770(2001)