応用物理
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91 巻, 7 号
『応用物理』 第91巻 第7号
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Science As Art
特別記事　応用物理学会業績賞受賞者随想
今月号の概要
解説
  • ゲート電界によるシリコンへの人工ラシュバ場の創出と制御
    白石 誠司
    2022 年 91 巻 7 号 p. 400-405
    発行日: 2022/07/01
    公開日: 2022/07/01
    DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu.91.7_400
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    スピン軌道相互作用（SOI）は物性物理において現れるさまざまな現象において枢軸的な役割を果たす効果であり，常に大きな関心を持って研究されている効果である．SOIの応用物性への活用の一例はスピン操作であり，外部磁場は用いずにSOI由来の有効磁場だけでスピンを操作することが可能で，かつその有効磁場の強さを外部電界で制御できるため，スピンベースの素子設計自由度を向上させ新機能を付与することを可能とする．このSOIの大きさは粗い近似の下では原子番号の4乗に比例するため，軽い元素であり，さらに結晶の空間反転対称性を持つシリコン（Si）は本質的に非常に小さなSOIしか持ちえない．一方，SiをチャネルとしたスピンMOSトランジスタではSiはSiO2ゲート絶縁膜により電気的に孤立しており，Si/SiO2界面で存在するRashba効果によって人工的にSOIをSiに誘起させることが可能である．本稿では人工ラシュバ場に起因するSi中のスピン緩和時間の異方性の観測と人工ラシュバ場のゲート電界による制御について筆者らの研究グループによる研究結果を紹介する．

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最近の展望
研究紹介
  • AlNワイドギャップ半導体上へのNbN超伝導体エピタキシャル成長
    小林 篤, 上野 耕平, 藤岡 洋
    2022 年 91 巻 7 号 p. 411-415
    発行日: 2022/07/01
    公開日: 2022/07/01
    DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu.91.7_411
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    窒化ニオブ（NbN）は，単一光子検出器や量子ビットに搭載されている超伝導材料である．興味深いことに，NbNはワイドギャップ半導体AlNと格子整合性が高いため，両材料の持つ機能をエピタキシャル成長によって融合できる可能性がある．しかしながら，AlNをはじめとする窒化物半導体にエピタキシャル成長させたNbN薄膜の基礎的な特性には不明な点が多い．本稿では，スパッタ法でAlN上に成長させたNbN薄膜の構造特性と電気特性について紹介する．さらに，AlNとNbNの結晶構造の相違がNbNの双晶を生み出すメカニズムを示し，NbN双晶の制御技術についても紹介する．

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  • 深紫外発光AlGaNの励起子光物性
    室谷 英彰, 山田 陽一, 平山 秀樹
    2022 年 91 巻 7 号 p. 416-420
    発行日: 2022/07/01
    公開日: 2022/07/01
    DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu.91.7_416
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    深紫外領域で動作する発光デバイス材料として注目されるAlGaNの励起子光物性に関する最近の研究成果として，AlGaN系量子井戸構造において励起子の関与が示唆される光励起誘導放出を観測した結果について紹介する．AlGaN系量子井戸構造において光励起誘導放出の温度依存性を評価し，温度上昇に伴って光学利得生成機構が，励起子が関与したものから電子‐正孔プラズマの再結合によるものへと変化する過程を観測した．さらに，室温において励起子が関与した光学利得生成機構が機能している可能性を示し，縦共振器モードを反映した微細構造を伴う光励起レーザー発振を確認した．

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  • 表面弾性波を用いた飛行単電子のコヒーレント量子操作
    伊藤 諒, 山本 倫久
    2022 年 91 巻 7 号 p. 421-425
    発行日: 2022/07/01
    公開日: 2022/07/01
    DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu.91.7_421
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    伝搬する電子を用いて量子光学的な実験を行う量子電子光学の分野では，制御対象が空間的に波動関数が大きく広がった電子から有限のサイズを持つ量子的な単一電子の波束にシフトしつつある．生成可能なさまざまな電子波束の中で空間的な広がりが最小のものが，表面弾性波の動くポテンシャルに束縛されて伝導する単一電子である．本稿では表面弾性波による単電子の伝送手法およびその量子的な伝導の制御について紹介する．

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  • 半導体光励起キャリヤダイナミクスの時間・空間・エネルギー分解計測
    福本 恵紀, 腰原 伸也
    2022 年 91 巻 7 号 p. 426-430
    発行日: 2022/07/01
    公開日: 2022/07/01
    DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu.91.7_426
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    我々の生活には欠かせない存在となっている半導体デバイスは，電荷キャリヤである電子と正孔が実空間，および，エネルギー空間を動くことで動作している．本研究では，電荷キャリヤの動的特性から半導体材料の評価，さらには，デバイスのオペランド観察を目的とし，フェムト秒パルスレーザーを光源とする光電子顕微鏡の開発を進めている．光電子顕微鏡を検出器とすることで空間分解能，パルスレーザー利用による時間分解能に加え，パルスレーザーの光子エネルギーを紫外光領域で連続的に可変にすることでエネルギー分解能が加わり，高いシグナル‐ノイズ比で伝導電子ダイナミクスのイメージングが可能であることを実証してきた．本稿では，本装置の動作原理を解説し，絶縁性の高い有機EL材料のHOMOとLUMO準位測定と，単一のSi量子ドット内の電子ダイナミクスを観測例として紹介する．

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基礎講座
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受賞者紹介
編集後記
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