ISSP - The institute for Solid State Physics

Organization
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勝本研究室
教授
勝本 信吾
助教
中村 壮智
助教
遠藤 彰
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半導体や金属の超薄膜成長技術、これらを微細加工する技術を用いて、量子井戸、細線、ドットなどのナノ構造中の量子効果、多体効果を調べている。電子スピン、核スピンの織りなすスピン現象、非平衡・非断熱な量子遷移に伴う物理現象の研究を行なっている。 量子輸送現象をスピン自由度に広げる研究として、ナノ構造とスピン軌道相互作用を組み合わせる試みを行っている。ナノ構造を使い、空間反転対称性を破り局所的な軌道角運動量を導入することで、新しいタイプのスピン軌道相互作用を発生させることができる。一例が、量子ホール強磁性エッジ状態の屈曲を用いた非断熱スピン操作である。この系では、エッジ状態(軌道自由度)とスピン自由度が量子エンタングルしており、軌道操作とスピン操作の利点を実際上、同じ自由度に適用できる。非断熱スピン回転を伴う電流による超伝導制御など、新奇デバイスへの応用も期待される。

(a) 強磁性量子ホール端状態にスピン回転素子を取り付け、下流のスピン選別素子でスピンの向きを電流の分配率として測定した結果。カラープロットで表した分配率が、磁場とゲート電圧の両方に対して振動していることからスピン回転操作を確認した。(b) (a)の状況を簡単な物理モデルで再現したもの。
超伝導-常伝導-超伝導接合の抵抗値を超伝導電流に直交する常伝導電流と接合電流の平面にカラープロットしたもの。黒く見える領域がゼロ抵抗の超伝導領域。

研究テーマ

  1. 量子電荷・スピン輸送現象
  2. 量子構造を用いた多体効果の研究
  3. 異対称性ハイブリッド構造に生じる物理現象