(

A01公募(2014-15) 橋坂 昌幸

論文等 | 原著論文

2017

*Masayuki Hashisaka, Naoaki Hiyama, Takafumi Akiho, Koji Muraki, *Toshimasa Fujisawa,
Waveform measurement of charge- and spin-density wavepackets in a chiral Tomonaga–Luttinger liquid,
Nature Physics, (2017).

概要: 1次元電子系における低エネルギーの電子ダイナミクスは、朝永ラッティンジャー(TL)液体論によって説明される。TL液体を象徴する現象として、電子の電荷とスピンが密度波として別々に伝搬する、スピン電荷分離現象が知られている。スピン電荷分離現象はこれまで様々な実験によって間接的に確かめられてきた。本研究では、電荷・スピン密度波の双方に敏感な時間分解測定によって、初めて空間的に分離された電荷波束とスピン波束の波形を計測することに成功した。

2016

Kazuhisa Washio, Ryo Nakazawa, Masayuki Hashisaka, Koji Muraki, Y. Tokura, and Toshimasa Fujisawa,
Long-lived binary tunneling spectrum in the quantum Hall Tomonaga-Luttinger liquid,
Physical Review B 93, 075304 (2016).

概要: 固体素子中の輸送現象測定によって、相互作用する電子系における長寿命非平衡状態の観測を期待できる。本論文では、整数量子ホール端における一方向性の1次元チャネルを用いて、この長寿命状態を観測した結果を報告した。対向するチャネルに熱を注入すると、チャネル間相互作用によってフェルミ分布とは明らかに異なる非平衡電子分布が現れ、この分布は熱平衡に達することなく長距離を伝搬することが分かった。この現象は、1次元電子系の朝永-ラッティンジャーモデルによってよく説明できる。 【橋坂昌幸(試料作製、実験結果の理解、論文執筆のためのディスカッション)】

2015

D. Imanaka, S. Sharmin, Masayuki Hashisaka, Koji Muraki, and *Toshimasa Fujisawa,
Exchange-induced spin blockade in a two-electron double quantum dot,
Physical Review Letters 115, 176802 (2015).

概要: 半導体ヘテロ構造中に作製された2重量子ドットにおける、新しいメカニズムによるスピンブロッケード現象を報告した。通常のパウリスピンブロッケード現象がスピン1重項状態を利用するのに対し、こ今回の現象はスピン3重項状態によってブロッケード現象が起こる。この現象は半導体中の核スピンダイナミクスに非常に敏感で、2つの量子ドット中の核スピン磁場がちょうど等しい場合にのみ観測される。この現象が与える情報は、量子ドット中のコヒーレントな電子スピン操作を行う際に有用である。

J. C. H. Chen, Y. Sato, R. Kosaka, Masayuki Hashisaka, Koji Muraki, and Toshimasa Fujisawa,
Enhanced electron-phonon coupling for a semiconductor charge qubit in a surface phonon cavity,
Scientific Reports 5, 15176 (2015).

概要: AlGaAs/GaAs半導体ヘテロ構造中に作製された量子ドットと、半導体表面を伝搬する表面弾性波フォノンの結合に関する研究である。表面弾性波に対する共振器構造を作製し、その中に量子ドットを作製することで、量子ドット中の電子とフォノンを強く結合させることに成功した。これは将来のフォノンと人工原子(量子ドット)による共振器量子電磁気学の実現に向けて、有益な成果である。

Naoaki Hiyama, *Masayuki Hashisaka, and Toshimasa Fujisawa,
An edge magnetoplasmon Mach-Zehnder interferometer,
Applied Physics Letters 107, 143101 (2015).

概要: 量子ホール系の試料端に生じるエッジ状態において、高周波電気信号は電荷密度のプラズマ振動(エッジマグネトプラズモン:EMP)として伝搬する。このEMPに対するビームスプリッタや遅延素子など、各種の制御素子を集積化することによって、Mach-Zehnder干渉計を作製した。さらに、この干渉計を用いて高周波素子の評価を行う手法をデモンストレーションした。この成果は、量子ホールエッジ状態における電荷ダイナミクス研究、及び将来の超高速エレクトロニクス実現に向けた研究にとって有益である。

*Masayuki Hashisaka, Tomoaki Ota, Koji Muraki, and Toshimasa Fujisawa,
Shot-noise evidence of fractional quasiparticle creation in a local fractional quantum Hall state,
Physical Review Letters 114, 056802/1-5 (2015).

概要: 整数量子ホール系内に局所的に形成された分数量子ホール系(LFQH系)における分数電荷準粒子の生成を、電流ゆらぎ測定によって観測した。電流ゆらぎの大きさは、LFQH系を量子力学的にトンネルする準粒子の電荷の大きさに比例する。1次元の量子ホール端状態の朝永-Luttinger液体的性質を反映し、LFQH系をトンネルする準粒子の電荷は、低バイアス領域から高バイアス領域にかけて素電荷eから分数電荷e/3へ変化することが確認された。高バイアス領域における電流ゆらぎのトンネル透過率に対する依存性より、このトンネル過程をLFQH系における分数電荷準粒子の生成・消滅過程とみなせることが明らかになった。

2014

*Norio Kumada, Preden Roulleau, Benoit Roche, Masayuki Hashisaka, Hiroki Hibino, Ivana Petković, and Christian Glattli,
Resonant edge magnetoplasmons and their decay in graphene,
Physical Review Letters 113, 266601 (2014).

概要: 量子ホール端を伝搬する電荷密度波(エッジマグネトプラズモン:EMP)を環状構造内に閉じ込めることで、EMPの共鳴現象を観測した。その共鳴特性からEMP分散関係における非線形性を見出し、その起源として長距離クーロン相互作用の影響が重要であることを示した。また、EMPが試料端領域からバルク領域へと逃げることによる減衰の効果についても評価した。

Masakazu Yamagishi, Narii Watase, Masayuki Hashisaka, Koji Muraki, and *Toshimasa Fujisawa,
Spin-dependent tunneling rates for electrostatically defined GaAs quantum dot,
Physical Review B 90, 035306 (2014).

概要: GaAs基板中に形成された量子ドットを透過するアップスピン電子とダウンスピン電子のトンネルレートを、ポイントコンタクト電荷計を用いて実時間測定した。トンネルレートのスピン依存性から、量子ドットを透過する電流にはスピン偏極があることが明らかになった。このスピン偏極の起源として、2次元電子系電極における交換相互作用を考慮したモデルを提案した。

*Norio Kumada, Romain Dubourget, Ken’ichi Sasaki, Shinichi Tanabe, Hiroki Hibino, Hiroshi Kamata, Masayuki Hashisaka, Koji Muraki, Toshimasa Fujisawa,
Plasmon transport and its guiding in graphene,
New Journal of Physics 16, 063055 (2014).

概要: グラフェンシートを伝搬する電荷密度波(プラズモン)を、表面ゲート構造を用いて制御する手法を開発した。電圧によってゲート直下のフェルミエネルギーを変化させることで、グラフェン内にプラズモンの「回路」を形成できることを示した。グラフェン内でのプラズモン伝搬を2次元的に分布する回路素子を用いたモデルによって計算し、実験結果がこのモデルによってよく説明できることを示した。

*Masayuki Hashisaka, Tomoaki Ota, Masakazu Yamagishi, Toshimasa Fujisawa and Koji Muraki,
Cross-correlation measurement of quantum shot noise using homemade transimpedance amplifiers,
Review of Scientific Instruments 85, 054704 (2014).

概要: メゾスケール伝導体において、空間的に離れた2地点の電流信号の電流ゆらぎ相互相関を測定する手法を開発した。低温で動作する高速・低雑音の電流増幅器を自作したことにより、広帯域・高感度での非平衡電流ゆらぎ相関の観測が可能になった。この測定系を用いて量子ポイント接合で発生する非平衡電流ゆらぎを測定し、この測定結果が理論と良く一致することを確かめ、実際にこの測定系が強力な測定技術であることをデモンストレーションした。