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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