核スピン分極の三重安定性

摘要

電子波動関数の強い局在化を実現する半導体量子ドット（QD)中では，電子-核スピン間 の超微細相互作用（HFI)が増強される.HFIを介した電子-核スピンの同時反転は，電子スピン系か ら核スピン系にスピン角運動量を転写するため，偏極した電子スピンを注入することで大きな核スピ ン分極（NSP)を得ることができる.スピン反転前後のエネルギー保存の要請から，スピン転写速度は 電子スピンのZeeman分裂幅で律速される.これは，電子スピンの分裂幅が核スピンに対して103倍 程度大きいためであるが，NSPが有効磁場（核磁場）として電子スピンのZeeman分裂を打ち消すと， スピン転写レートの爆発的な増加が起こる.この過程を考慮した現象論的モデルを用いると，NSP の双安定性を説明することができる.