It is important to control and maintain carrier spin coherence in semiconductors for applications to quantum computation and spintronics. Especially, in semiconductor quantum dots (QDs), the spin dephasing time is expected to be long compared with that in the bulk crystal because of the reduction of spin relaxation due to spin-orbit interaction. Therefore, the spin relaxation mechanism in the QDs should be investigated. Time-resolved Faraday rotation (TRFR) can be used to monitor the spin dynamics induced by circularly polarized pump light by measuring rotation angle of linearly polarized probe light. In this study, the authors have studied the optically induced spin dynamics by using TRFR in core/shell CdSe/CdS QDs under an external magnetic field (Voigt geometry ; k⊥B). Consequently, spin precession called Larmor precession around the magnetic field has been observed. The spin precession frequency has been increased and the spin relaxation lifetime has been also shorten because of distribution of g-factor due to the QD size distribution. It indicates possibility to control the spin behavior by manipulating the size-tunable g-factor. Moreover, the observation of spin precession at room temperature is promising for applications based on spin coherence.
半導体においてキャリアのスピンのコヒーレンスを制御、維持することは量子コンピュータやスピントロニクスへの応用にとって重要である。特に半導体量子ドットではバルク結晶中でのスピン・軌道相互作用に基づくスピン緩和が抑制されるため、長いコヒーレンス時間が実現すると期待されている。よって量子ドット中のスピン緩和機構の研究は重要である。 時間分解ファラデー回転（TRFR）では円偏光のポンプ光で誘起したスピンのダイナミクスを直線偏光のプローブ光の偏光面の回転角を測定することによって調べることが出来る。 本研究では著者らは外部磁場中（フォークト配置下；k⊥B）でのコア・シェル型CdSe/CdS量子ドットのスピンダイナミクスをTRFRにより調べた。その結果、ラーモア歳差運動と呼ばれる磁場の周りのスピン歳差運動を観測した。スピン歳差運動の磁場依存性の測定では、磁場の強度が増大するにつれて歳差運動の周期は短くなり、緩和時間もまた量子ドットのサイズ分布によるg因子のばらつきにより早くなった。このことはg因子の制御に基づいたスピンの振る舞いの操作の可能性を示唆しており、さらに室温下におけるスピン歳差運動の観測はスピンコヒーレンスを利用した応用の可能性を示している。