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Research

Keywords

物性II 応用物性・結晶工学 応用物理学一般

定常強磁場下での半導体二次元電子系を中心とした分光研究。特にミリ波、テラヘルツ光を使った強磁場サイクロトロン共鳴の研究。

PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.

Research papers
Proceedings
Presentations
Misc
Published patent applications

Society memberships

日本物理学会, 応用物理学会

Awards

  • NGS10 Young researcher Award (2001)
Center for Basic Research on Materials
Title

先端強磁場計測技術の開発と物性研究への応用

Keywords

半導体物性,量子物性,磁気冷凍,強磁場計測,強磁場発生

Overview

今後ますます注目される先端半導体、量子物質などの先進物質・次世代材料の研究において、強磁場や極低温といった極限環境下での計測がその電気的, 光学的, 磁気的物性研究へと果たす役割は大きく、物性量の精密測定や新規物性探索において⾮常に強⼒なツールとなる。特に市販装置では到達できない磁場、周波数、温度領域での計測の実現は、オンリーワン計測技術として様々な物質・材料研究へ広く波及するものであり、多面的な強磁場計測より物質の本質を明らかにできるものである。

Novelty and originality

強磁場かつ液体ヘリウムを使った極低温下での計測は、物質材料の基礎物性を調べる上で非常に重要で、テラヘルツ分光などの先端計測との組み合わせはオンリーワン計測としての独自性と先端性を有している。
強磁場発生技術の開発については、これまで最大到達磁場、磁場発生時間の拡大方向で進められてきたが、我々は任意波形の磁場発生や短時間での磁場発生の繰返しといった観点からの独自性の高い開発を行っている。

Details

異種半導体を積層させた量子構造試料やトポロジカル表面を持つ量子材料などの物性を明らかにする上で、強磁場極低温下での各種物性測定は大きな威力を発揮する。特に当グループでは、紫外から可視、近赤外〜遠赤外、ミリ波までの広帯域の強磁場分光により、様々な物質・材料の強磁場光学研究が可能となっている。
図はGaNの二次元電子系の強磁場テラヘルツ分光によるサイクロトロン共鳴吸収の測定結果の結果であるが、こうした磁気光学的手法により電極を必要とせず、キャリア有効質量、キャリア濃度、キャリア移動度などのパラメーターを非接触に高精度に得ることが可能である。

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強磁場発生技術の開発において、従来の発生磁場強度の増強やパルス磁場などでの発生時間の長時間化という点が重要であったが、当グループでは様々な波形の磁場を発生させることや繰返し発生に着目し、テスラ級の磁場発生装置の開発を進めている。
図は水冷型強磁場磁石であるビッターマグネットと数テスラまでの波形可変磁場発生が可能となる電源である。蓄電池や小型キャパシターとの組み合わせにより、移動可能な小型なシステムとなっている。

Summary

各種強磁場物性計測の適⽤領域の拡⼤を進め、様々な先進物質・次世代材料の物性研究への適用し、基礎物性量の高精度評価や新規量⼦現象の解明を進めている。また強磁場計測の基礎となる磁場発⽣技術、特にこれまであまり着⽬されなかった波形可変技術や繰返し発⽣技術の確⽴により、省エネ型の磁場計測や新規磁気冷凍システムへの応⽤など新たな研究分野への展開を目指している。

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