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SPIN FILTER

Patent code P03A000519
File No. U2001P052
Posted date Aug 28, 2003
Application number P2001-346909
Publication number P2003-152173A
Patent number P3834616
Date of filing Nov 13, 2001
Date of publication of application May 23, 2003
Date of registration Aug 4, 2006
Inventor
  • (In Japanese)大野 英男
  • (In Japanese)大谷 啓太
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人東北大学
Title SPIN FILTER
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an element which determines easily a direction of carrier spin, in technique of quantum communication, quantum operation, etc.

SOLUTION: A first magnetic semiconductor multiple quantum well structure 2, a non-magnetic semiconductor quantum well structure 3 and a second magnetic semiconductor multiple quantum well structure 4 are formed in this order on a semiconductor substrate 1. The first well structure 2 passes carriers only in the state of down-spin and performs filtering. The second well structure 4 passes carriers only in the state of up-spin and performs filtering. The well structure 3 is irradiated with a subband light corresponding to energy between subbands, thereby determining the amount of filtered carrier, from the amount of charges flowing in the case of excitation to a second subband level.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)
次世代の究極技術として、電子スピンを用いた量子通信や量子演算などが着目されている。このような技術においては、情報の読み出しを行なう際に、ユニタリ変換を行なって、前記量子通信などに用いるキャリアスピンの方向を測定することが要求される。キャリアスピンの方向を高感度に判別する方法としては、現在、時間分解ファラデー回転法などの技術が開発され、実用に供されているが、大規模なレーザ装置を必要とする点において簡便性に欠ける。
Field of industrial application (In Japanese)
本発明は、量子通信や量子情報処理などにおいて好適に用いることのできる、スピンフィルタに関する。
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
  第1の磁性半導体多重量子井戸構造と、第2の磁性半導体多重量子井戸構造と、非磁性半導体量子井戸構造とを具え、この非磁性半導体量子井戸構造は、前記第1の磁性半導体多重量子井戸構造及び前記第2の磁性半導体多重量子井戸構造と隣接するようにして挟まれ、前記第1の磁性半導体多重量子井戸構造及び前記第2の磁性半導体多重量子井戸構造に磁場を印加することによってスピン分裂させ、前記第1の磁性半導体多重量子井戸構造において、ダウンスピンの状態にあるキャリアのみを透過させ、前記第2の磁性半導体多重量子井戸において、アップスピンの状態にあるキャリアのみを透過させるようにしたことを特徴とする、スピンフィルタ。
【請求項2】
  前記第1の磁性半導体多重量子井戸構造を透過した前記ダウンスピン状態にあるキャリア量と、前記第2の磁性半導体多重量子井戸構造を透過した前記アップスピン状態にあるキャリア量とは、前記非磁性半導体量子井戸構造を励起し、これによって前記スピンフィルタ内に流れる電荷量を計測することによって、定量することを特徴とする、請求項1に記載のスピンフィルタ。
【請求項3】
  前記非磁性半導体量子井戸構造は、同一又は異なるバンドに属するサブバンドのサブバンド間エネルギーに相当するサブバンド間光によって励起し、前記スピンフィルタ内に流れる電荷量を計測することにより、前記ダウンスピン状態にあるキャリア量と、前記アップスピン状態にあるキャリア量とを定量することを特徴とする、請求項2に記載のスピンフィルタ。
【請求項4】
  前記第1の磁性半導体多重量子井戸構造及び前記第2の磁性半導体多重量子井戸構造の少なくとも一方は、ZnSe層とZnMnSe層とが交互に周期的に積層されてなり、前記非磁性半導体量子井戸構造は、単層のZnCdSe層と単層のZnSe層とが積層されてなることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載のスピンフィルタ。
【請求項5】
  前記第1の磁性半導体多重量子井戸構造及び前記第2の磁性半導体多重量子井戸構造の少なくとも一方は、ZnSe層とZnMnSe層とが交互に周期的に積層されてなり、前記非磁性半導体量子井戸構造は、ZnCdSe層とZnSe層とが交互に周期的に積層されてなることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載のスピンフィルタ。
【請求項6】
 前記第1の磁性半導体多重量子井戸構造及び前記第2の磁性半導体多重量子井戸構造の少なくとも一方は、ZnSe層とZnCdMnSe層とが交互に周期的に積層されてなり、前記非磁性半導体量子井戸構造は、単層のZnCdSe層と単層のZnSe層とが積層されてなることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載のスピンフィルタ。
【請求項7】
  前記第1の磁性半導体多重量子井戸構造及び前記第2の磁性半導体多重量子井戸構造の少なくとも一方は、ZnSe層とZnCdMnSe層とが交互に周期的に積層されてなり、前記非磁性半導体量子井戸構造は、ZnCdSe層とZnSe層とが交互に周期的に積層されてなることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載のスピンフィルタ。
【請求項8】
  磁性半導体多重量子井戸構造と、非磁性半導体量子井戸構造とが隣接されて配置され、前記磁性半導体多重量子井戸構造に磁場を印加してスピン分裂を生じさせ、前記磁性半導体多重量子井戸構造において、アップスピン及びダウンスピンの少なくとも一方の状態にあるキャリアのみを透過させるようにしたことを特徴とする、スピンフィルタ。
【請求項9】
  前記非磁性半導体量子井戸構造の、前記磁性半導体多重量子井戸構造と反対の側に隣接するようにして半導体障壁層を具え、前記磁性半導体多重量子井戸構造において、アップスピン及びダウンスピンの少なくとも一方の状態にあるキャリアをそれぞれ透過させるようにしたことを特徴とする、請求項8に記載のスピンフィルタ。
【請求項10】
  前記磁性半導体多重量子井戸構造を透過した前記アップスピン及びダウンスピンの少なくとも一方の状態にあるキャリア量は、前記非磁性半導体量子井戸構造を励起し、これによって前記スピンフィルタ内に流れる電荷量を計測することによって、定量することを特徴とする、請求項8又は9に記載のスピンフィルタ。
【請求項11】
  前記非磁性半導体量子井戸構造は、外部光によって励起し、前記スピンフィルタ内に流れる電荷量を計測することにより、前記アップスピン及びダウンスピンの少なくとも一方の状態にあるキャリア量を定量することを特徴とする、請求項10に記載のスピンフィルタ。
【請求項12】
  前記磁性半導体多重量子井戸構造は、ZnSe層とZnMnSe層とが交互に周期的に積層されてなり、前記非磁性半導体量子井戸構造は、単層のZnCdSe層と単層のZnSe層とが積層されてなることを特徴とする、請求項8~11のいずれか一に記載のスピンフィルタ。
【請求項13】
  前記磁性半導体多重量子井戸構造は、ZnSe層とZnMnSe層とが交互に周期的に積層されてなり、前記非磁性半導体量子井戸構造は、ZnCdSe層とZnSe層とが交互に周期的に積層されてなることを特徴とする、請求項8~11のいずれか一に記載のスピンフィルタ。
【請求項14】
  前記磁性半導体多重量子井戸構造は、ZnSe層とZnCdMnSe層とが交互に周期的に積層されてなり、前記非磁性半導体量子井戸構造は、単層のZnCdSe層と単層のZnSe層とが積層されてなることを特徴とする、請求項8~11のいずれか一に記載のスピンフィルタ。
【請求項15】
  前記磁性半導体多重量子井戸構造は、ZnSe層とZnCdMnSe層とが交互に周期的に積層されてなり、前記非磁性半導体量子井戸構造は、ZnCdSe層とZnSe層とが交互に周期的に積層されてなることを特徴とする、請求項8~11のいずれか一に記載のスピンフィルタ。
【請求項16】
  請求項1~15のいずれか一に記載のスピンフィルタを具える高周波発生器。
Industrial division
  • Solid device
IPC(International Patent Classification)
State of application right Right is in force
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