はじめに

物質のなかで電気を運ぶ電子には、電荷という性質とともにスピンという性質があり、これをうまく使えば、新しい素子等に応用できる可能性があります。

このため物質中でのスピンの状態を調べることは大切で、これまで私たちは量子ドットを使ってスピンがどれくらいそろっているか（スピン偏極）をミクロに調べる方法を開発してきました。今回これを磁場が小さい状況でも使えるように発展させ、その動作を実験で示しました。

実験

実際に求めた結果を右図に示します。

左側が新しい私たちのミクロな方法で調べた結果、右側がこれまでのマクロな方法で調べた結果を示しています。磁場が大きくなるにつれてスピン偏極が形成される様子を見ることができます。

また新しい方法では、これまでの方法では見ることのできなかった領域でもスピン偏極を観察できました。これはミクロに形成されたスピン偏極を、新しい方法を使ってはじめて検出できたことを示しています。

まとめ

量子ドットを使ってスピン偏極をミクロに調べる方法を、低磁場でも使えるように発展させ、量子ホール状態を用いてその動作を確認しました。

この結果は低磁場で起こる面白いスピン現象を調べることに応用することができます。

参考文献

"Detection of spin polarization utilizing singlet and triplet states in a single-lead quantum dot", Tomohiro Otsuka, Yuuki Sugihara, Jun Yoneda, Shingo Katsumoto, and Seigo Tarucha, Phys. Rev. B 86, 081308(R) (2012).