Dynamic nuclear self-polarization of III-V semiconductors

III-V半導体の動的自己核偏極

小泉 光生 ; 後藤 淳*; 松木 征史*

Koizumi, Mitsuo; Goto, Jun*; Matsuki, Seishi*

動的自己核偏極(Dynamic nuclear self-polarization, DYNASP)はIII-V族半導体で見られる現象で、価電子帯の電子をレーザーで伝導帯に励起すると、数K程度の臨界温度以下で大きな核偏極が得られる。我々は、Dyakonovらの理論を拡張し、円偏光したレーザーによって励起した電子のスピン分布を偏らせた場合や、外部磁場がある場合の核偏極現象への影響を調べた。その結果、励起された電子スピン分布の偏りにより、臨界温度近くにおいても核偏極が得られることを明らかにした。また、外部磁場も電子スピン分布偏極と同じような影響を及ぼすことを明らかにした。こうした現象を実験的に調べるため、低温での実験ができる装置を開発し、実験の準備を進めているので、その報告もあわせて行う。

Dynamic nuclear self-polarization (DYNASP) is a phenomenon observed in III-V semiconductors. When electrons of the valence band of a semiconductor are optically excited to the conduction band, a relaxation process of the conduction electrons induces a large nuclear polarization to suddenly occur below a critical temperature. Extending the original theoretical work of Dyakonov et al., we examined the effect of spin distribution of valence electrons excited by the circularly polarized light and the effect of external magnetic field on the phenomenon of the nuclear self-polarization. We found that the nuclear polarization is achieved even above the critical temperatures by the effect of electron polarization and of the external magnetic field. To investigate the phenomenon experimentally, we constructed an apparatus for low-temperature experiments.