(57)【要約】【課題】固体の核スピン偏極を高効率に、かつ、所望の特定の個所の核スピン偏極を制御できる、二次元電子ガスによる核スピン操作方法と、その方法を用いた核スピン操作装置を提供する。【解決手段】二次元電子ガスを形成する厚さを有する半導体層５と、半導体層５の上下面にヘテロ接合してポテンシャル障壁を形成する障壁半導体層４，６と、半導体層５の層厚方向に磁場（Ｂ）を印加する磁場発生装置を有する。電子密度及び磁場強度を制御して、エネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態を維持しながら、ポテンシャル障壁に印加する電圧を制御して、二次元電子の閉じ込めポテンシャルの対称性を制御し、半導体層５を構成する元素の核スピンを操作する。閉じ込めポテンシャルが対称の場合に核スピン偏極が生じ、非対称の場合には核スピン偏極は抑制される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ホール効果状態にある二次元電子ガスにおいて、電子スピンと核スピンとの相互作用を、二次元電子ガスの閉じこめポテンシャルの対称性により制御することを特徴とする、核スピン操作方法。
【請求項２】
前記量子ホール効果状態は、エネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態であることを特徴とする、請求項１に記載の二次元電子ガスによる核スピン操作方法。
【請求項３】
前記電子スピンと核スピンとの相互作用を、前記二次元電子系の閉じこめポテンシャルを対称にして発生させ、非対称にして抑制することを特徴とする、請求項１又は２に記載の二次元電子ガスによる核スピン操作方法。
【請求項４】
二次元電子ガスを形成する厚さを有する半導体層と、この半導体層の上面に接触して上記半導体層中の二次元電子ガスの第１のポテンシャル障壁を形成する第１の障壁半導体層と、上記半導体層の下面に接触して上記半導体層中の二次元電子ガスの第２のポテンシャル障壁を形成する第２の障壁半導体層と、上記半導体層と第１の障壁半導体層の間に電圧を印加する第１の電源と、上記半導体層と第２の障壁半導体層の間に電圧を印加する第２の電源と、上記半導体層の層厚方向に磁場を印加する磁場強度を変化させることができる磁場発生装置とから成り、
上記二次元電子ガスが、エネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態となるように、上記磁場発生装置の発生する磁場、上記二次元電子ガスの電子密度、または、これらの両方を制御すると共に、
上記半導体層中の二次元電子ガスの閉じこめポテンシャルが対称になるように上記第１及び第２の電源の印加電圧を制御して、上記半導体層を構成する原子の核スピンを偏極させ、
または、上記半導体層中の二次元電子ガスの閉じこめポテンシャルが非対称になるように上記第１及び第２の電源の印加電圧を制御して、上記半導体層を構成する原子の核スピンの偏極を抑制することを特徴とする、核スピン操作装置。
【請求項５】
前記二次元電子ガスを形成する厚さを有する半導体層はＧａＡｓ半導体からなり、前記第１及び第２の障壁半導体層はＡｌＧａＡｓ半導体から成ることを特徴とする、請求項４に記載の核スピン操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体の核スピン偏極を制御する方法と、その方法を用いた核スピン操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、量子コンピュータの研究開発が盛んに行われている。中でも原子の核スピンを量子ビットとしたＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）量子コンピュータは、核スピンのコヒーレンス時間が極めて長いことから、実用的量子コンピュータの実現に最も近い量子コンピュータであるといわれている。ＮＭＲ量子コンピュータは、ガス、液体、または固体を構成する原子の核スピンを量子ビットとするものであるが、これらの量子ビットを用いて量子計算をするには、量子ビットの初期化、すなわち、核スピンを特定の方向に揃えることが必要不可欠である。従来のＮＭＲ量子コンピュータにおける初期化方法は、例えば、極低温で強い磁場を印加して核スピンを特定の方向に揃えるものであるが、核スピンのエネルギーは電子スピンのエネルギーの約１／１０００と小さく、それ故、アップスピンとダウンスピンのエネルギー差が極めて小さいため、１００％に近い核スピン偏極を実現することが極めて難しい。また、強磁場を印加する方法は、位置分解能が低いため、所望の特定の個所のスピン偏極を制御することが困難である。このため、量子コンピュータとしては極めて効率が悪く、また装置が大型化してしまうと言った課題がある。
【０００３】
ところで近年、二次元電子の運動方向に垂直に磁場を印加することにより、二次元電子の状態がランダウ（Ｌａｎｄａｕ）量子化されて発現する量子ホール効果（Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｈａｌｌ　Ｅｆｆｅｃｔ）が注目されている。
最近、量子ホール効果において、ランダウ準位の充填率νが２／３において、量子ホール効果の縦抵抗が大きくなるという特異な現象が発見された（文献：ＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＲＥＶＩＥＷ　ＬＥＴＴＥＲＳ　Ｖｏｌ．８１，Ｎｏ．１２，ｐｐ２５２６〜２５２９参照）。
【０００４】
以下にこの現象を説明する。図６は、ランダウ準位充填率が２／３で生じる核スピン偏極に伴う縦抵抗値の増大を示す図である。図は、二次元電子ガス層に垂直な方向に磁場を印加し、この層の両端に電圧を印加して電流を流し、電流方向の抵抗、すなわち、縦抵抗Ｒｘｘを測定したものである。充填率νは電子密度、または、印加する磁場によって変化させる。すなわち、一定磁場のもとで電子密度を大きくすれば、νは大きくなり、密度を小さくすればνは小さくなり、または、一定電子密度のもとで磁場を大きくすれば充填率νは小さくなり、磁場を小さくすれば充填率が大きくなる。実線のグラフは、充填率νを時間（ｈｏｕｒ）オーダーの速度で走査して測定した結果であり、点線は、秒単位の速度で走査して測定した結果である。図に示すように、電子のランダウ準位充填率νが２／３（ν＝２／３は、ホール抵抗がプラトー特性を示す充填率であり、所謂分数量子ホール効果を示す充填率である）で、時間オーダーの速度で走査して測定すると、Ｒｘｘが極めて大きくなることがわかる。この現象は、二次元電子ガスの電子スピンと二次元電子ガス層を構成する原子の核スピンとが相互作用し、二次元電子のスピンが反転すると共に核スピンが反転するという、所謂フリップ・フロップ過程が生じているためと考えられている（文献：ＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＲＥＶＩＥＷＬＥＴＴＥＲＳ　Ｖｏｌ．８８，Ｎｏ．１７，ｐｐ１７６６０１−１〜１７６６０１−４（２００２）参照）。
【０００５】
本発明者らは、ＮＭＲ量子コンピュータ、あるいは核スピンを用いた磁気デバイスに必要不可欠な、上記に述べた核スピン偏極の課題を、上記量子ホール効果を利用すれば解決できるのではないかと考え、鋭意研究の結果、本発明に至ったものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題に鑑み本発明は、固体の核スピン偏極を高効率に、かつ、所望の特定の個所の核スピン偏極を制御できる、二次元電子ガスによる核スピン操作方法、及びその方法を用いた核スピン操作装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み本発明の核スピン操作方法は、量子ホール効果状態にある二次元電子ガスにおいて、電子スピンと核スピンとの相互作用を、二次元電子ガスの閉じこめポテンシャルの対称性により制御することを特徴とする。
上記構成において、量子ホール効果状態は、エネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態であることを特徴とする。また、電子スピンと核スピンの相互作用が、二次元電子ガスの閉じこめポテンシャルが対称であった場合に生じ、非対称であった場合に生じないことを特徴とする。
【０００８】
例えば、ランダウ準位充填率が２／３である状態においては、複合フェルミオン・ランダウ準位量子数ｎ＝０のダウンスピンを有する電子のエネルギー準位と、複合フェルミオン・ランダウ準位量子数ｎ＝１のアップスピンを有する電子のエネルギー準位とが一致する状態、すなわち、エネルギー準位が同一で異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態がある。この状態で、二次元電子ガスの閉じ込めポテンシャルが閉じ込め方向に対称であれば、スピンのミキシング状態が発生する。この際、電子スピンのエネルギーと核スピンのエネルギーがほぼ等しいため、電子スピンと核スピンが相互作用し、フリップ・フロップ過程により核スピンは一定方向に偏極する。二次元電子の閉じ込めポテンシャルを非対称にすれば、電子の対称性が変化し、電子スピンと核スピンの相互作用は生じない。
【０００９】
このように、本発明の方法によれば、閉じ込めポテンシャルを対称、非対称とするだけで核スピン偏極を制御することができるので、極めて効率良く核スピン偏極を制御し得る。また、周知の半導体プロセス技術を用いて閉じ込めポテンシャルを制御する領域を微細化すれば、所望の特定の個所の核スピン偏極を制御することができる。
【００１０】
また、本発明の核スピン操作装置は、二次元電子ガスを形成する厚さを有する半導体層と、半導体層の上面に接触して半導体層中の二次元電子ガスの第１のポテンシャル障壁を形成する第１の障壁半導体層と、半導体層の下面に接触して半導体の二次元電子ガスの第２のポテンシャル障壁を形成する第２の障壁半導体層と、半導体層と第１の障壁半導体層の間に電圧を印加する第１の電源と、半導体層と第２の障壁半導体層の間に電圧を印加する第２の電源と、上記半導体層の層厚方向に磁場を印加する磁場強度を変化させることができる磁場発生装置を有し、エネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態となるように、磁場発生装置の発生する磁場、二次元電子ガスの電子密度、または、これらの両方を制御すると共に、半導体層中の二次元電子ガスの閉じこめポテンシャルが対称になるように第１及び第２の電源の印加電圧を制御して、半導体を構成する原子の核スピンを偏極させ、または、半導体層中の二次元電子ガスの閉じこめポテンシャルが非対称になるように第１及び第２の電源の印加電圧を制御して、半導体を構成する原子の核スピン偏極を抑制する。
この場合、前記二次元電子ガスを形成する厚さを有する半導体層をＧａＡｓ半導体から構成し、第１及び第２の障壁半導体層をＡｌＧａＡｓ半導体から構成すれば最適である。
【００１１】
この構成によれば、第１及び第２の障壁半導体層として、二次元電子ガスを形成する半導体層よりバンドギャップエネルギーの大きい半導体層を用いることにより、半導体層と第１及び第２の障壁半導体層との界面に第１及び第２のポテンシャル障壁が形成される。第１の電源により第１のポテンシャル障壁に印加する電圧、及び、第２の電源により第２のポテンシャル障壁に印加する電圧によって、半導体層中の電子の密度を制御できると共に、半導体層中の電子の閉じ込めポテンシャルの対称性を変化させることができる。半導体層の厚さは十分に薄く、半導体層中の電子は二次元電子ガスとなる。
二次元電子ガスの電子密度、半導体層の層厚方向に印加する磁場、または、これらの両方を制御して、エネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態となるように制御し、かつ、第１の電源電圧と第２の電源電圧を、半導体層中の二次元電子ガスの閉じ込めポテンシャルが対称になるように選択すれば、同等のエネルギー準位を有するアップスピン電子とダウンスピン電子の混在状態が生じ、スピンのフリップフロップ過程が生じ、原子の核スピンが偏極する。また、第１の電源電圧と第２の電源電圧を、半導体層中の二次元電子ガスの閉じ込めポテンシャルが非対称になるように選択すれば、電子の自由度が空間的に非対称となり、電子スピンと核スピンとのミキシングが生じず、核スピンの偏極が抑制される。
【００１２】
このように、本発明の核スピン操作装置によれば、二次元電子ガスの閉じ込めポテンシャルが対称または非対称となるように、第１の電源電圧と第２の電源電圧とを選択することによって、核スピン偏極を制御できる。
また、ポテンシャルの対称性を変えるだけで核スピン偏極をするか、しないかを制御できるので、エネルギーロスがほとんどなく、極めて高効率である。
また、周知の半導体プロセス技術を用いれば、同一基板上に上記の核スピン操作装置を高密度で集積できるから、例えば、多ビット固体量子計算機の量子ビット毎の核スピン偏極装置としても使用できる。また、核スピンをメモリー媒体とする核スピンメモリーの書き込み装置としても使用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、本発明の核スピン操作装置に基づいて本発明の方法を説明する。
図１は、本発明の核スピン操作装置の構成を示す図である。本発明の核スピン操作装置１は、高濃度にドーパントをドープした低抵抗のＧａＡｓ層からなる下部ゲート電極２と、下部ゲート電極２上に積層したキャリアーの拡散を防止する高抵抗のＧａＡｓ層からなるバリア層３と、バリア層３上に積層したＡｌＧａＡｓ層からなる第１の障壁半導体層４と、第１の障壁半導体層４上に積層した二次元電子ガスを形成するＧａＡｓ層からなる半導体層５と、半導体層５上に積層したドーパントをドープしたＡｌＧａＡｓ層からなる第２の障壁半導体層６と、第２の障壁半導体層６上に積層したキャップ層７と、キャップ層７上に積層した金属からなる上部ゲート電極８と、半導体層５と下部ゲート電極２との間に電圧を印加する第１の電源９と、半導体層５と上部ゲート電極８との間に電圧を印加する第２の電源１０と、磁場Ｂを半導体層５の層厚方向に印加する、図示しない磁場強度を可変できる磁場発生装置とから構成される。
なお、半導体層５中に示した点線は二次元電子ガスを模式的に示したものである。また、上記の化合物半導体の積層構造は、周知の分子線エピタキシー法で形成することができる。
【００１４】
ＧａＡｓ層である半導体層５の厚さは、半導体層５中の伝導電子が、量子化によって、層厚方向の電子の運動エネルギーが離散的となり、その基底状態にのみ電子が存在するようになる厚さ以下であり、ＧａＡｓ半導体の場合、おおむね、２０ｎｍ以下である。これによって、半導体層５の面内方向に運動の自由度を有し、膜厚方向には運動の自由度を有しない、二次元電子ガスが実現する。
ＧａＡｓのバンドギャップエネルギーは約１．４ｅＶであり、ＡｌＡｓのバンドギャップエネルギーは約３．０ｅＶである。ＧａＡｓとＡｌＡｓの混晶であるＡｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓのバンドギャップエネルギーは、Ａｌの成分比ｘを大きくするに従って大きくなる。第１及び第２の障壁半導体層４，５は、組成式Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ（ｘ＜１）で表されるＡｌＧａＡｓ層であり、第１及び第２の障壁半導体層のｘは同じでなくとも良い。
【００１５】
半導体層５と第１の障壁半導体層４、及び半導体層５と第２の障壁半導体層６のヘテロ接合界面には、半導体層と障壁半導体層とのバンドギャップエネルギーの違いに基づいた電位障壁が形成される。半導体層５と第１の障壁半導体層４とのヘテロ接合界面の電位障壁には、第１の電源９によってバイアス電圧が印加され、また、半導体層５と第２の障壁半導体層６とのヘテロ接合界面の電位障壁には第２の電源１０によってバイアス電圧が印加される。バイアス電圧の方向が順方向電圧であれば、半導体層５中に伝導電子が注入される。第１の電源９及び第２の電源１０のバイアス電圧の方向及び大きさを独立に制御することにより、半導体層５中へ注入される伝導電子の密度を独立に制御することができ、そのため、電子密度一定のまま半導体層５の層方向の閉じ込めポテンシャルの対称性を制御することができる。
【００１６】
本装置を動作するには以下のように行う。
半導体層５を構成する原子Ｇａ及びＡｓの核スピンを偏極する場合には、電源９及び電源１０の電圧を調節して、二次元電子ガスの半導体層５中における閉じ込めポテンシャルが半導体層５の層厚方向に対称になるようにする。かつ、電子密度及び磁場Ｂを調節して、半導体層５の二次元電子ガスをエネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態となるように制御し、この状態を数分間維持することにより、Ｇａ及びＡｓの核スピンが偏極する。
【００１７】
エネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する量子ホール効果状態は、例えば、ランダウ準位充填率νが２／３において実現される。この準位を実現するための電子密度及び磁場強度は、この充填率において分数量子ホール効果が生じるので、ホール抵抗の測定からあらかじめ知ることができる。さらに、エネルギー準位が同一の異なるスピン状態が混在する状態では、分数量子ホール効果のため０となっていた縦抵抗が有限の値を持つため、核スピン偏極に必要な電子密度、磁場強度をあらかじめ知ることができる。
【００１８】
核スピン偏極を行わない場合には、電源９及び電源１０の電圧を調節し、二次元電子ガスの半導体層５中における閉じ込めポテンシャルが半導体層５の層厚方向に非対称になるようにする。この状態を維持すれば核スピン偏極は生じない。
【００１９】
本発明の装置による核スピン偏極の制御の原理は以下のように考えられる。
ここでは、ν＝２／３の分数量子ホール効果状態の場合を、磁束量子を電子に貼り付けた複合フェルミオン描像に基づいて説明する。
複合フェルミオンの描像（文献：Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｖｏｌ．６３（１９８９）ｐ１９９参照）に従えば、ν＝２／３の状態は、電子１個あたりに１．５個の磁束量子が貼り付いた状態である。これに、逆向きの磁束量子を２本貼り付けると、１．５−２＝−０．５になり、電子１個に０．５個の磁束量子が貼り付いた状態、すなわち、ν＝２の整数量子ホール効果の状態に等しい。従って、ν＝２／３の分数量子ホール効果状態は、複合フェルミオン描像を用いれば、低いエネルギーから２番目までのランダウ準位をしめるν＝２の整数量子ホール効果状態として記述できる。
【００２０】
図２は、二次元電子ガスの複合フェルミオン・ランダウ準位エネルギーと印加磁場の関係を模式的に示したものである。図の横軸は磁束密度Ｂを表し、縦軸は、複合フェルミオン・ランダウ準位量子数ｎ＝０のアップスピンとダウンスピンのエネルギー準位と、複合フェルミオン・ランダウ準位量子数ｎ＝１のアップスピンのエネルギー準位の磁束密度依存性を示している。
複合フェルミオン・ランダウ準位のエネルギーＥは、量子数をｎ、電子のｇ因子をｇ、ボーア磁子をμＢ　、磁束密度をＢ、αを定数として、近似的に次式で表される。なお、＋はダウンスピンのエネルギー準位を表し、−はアップスピンのエネルギー準位に対応する。
【００２１】
【数１】
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【００２２】
図は、上記（１）式に基づいて、複合フェルミオン・量子数ｎ＝０のアップスピンとダウンスピンのエネルギー準位と、複合フェルミオン・量子数ｎ＝１のアップスピンのエネルギー準位の磁束密度Ｂ依存性を図示したものである。上記の（１）式からわかるように、Ｚｅｅｍａｎエネルギーは、アップスピンに対してマイナスに、ダウンスピンに対してプラスに作用するので、図の点線で示すように、複合フェルミオン・量子数ｎ＝０のダウンスピンのエネルギー準位と複合フェルミオン・量子数ｎ＝１のアップスピンのエネルギー準位が交差する磁場強度が存在する。この磁場強度においては、アップスピンとダウンスピンの電子が同じエネルギー準位を有して混在し、その結果核スピンとの相互作用が発生し、スピンのフリップフロップ過程が可能になり、核スピンを偏極するものと考えられる。
【００２３】
図３は、ＧａＡｓ半導体層５中に形成される二次元電子の閉じ込めポテンシャルを図示したものであり、図３（ａ）は閉じ込めポテンシャルが対称な場合を示し、図３（ｂ）は非対称な場合を示す。図３（ａ）に示すように、閉じ込めポテンシャルが対称な場合には、電子の自由度が層厚方向に対称になるので、電子スピンと核スピンとの間の相互作用が可能になり、核スピンは偏極されると考えられる。一方、図３（ｂ）に示すように、閉じ込めポテンシャルが障壁半導体層４方向と障壁半導体層６方向で非対称な場合には、電子の自由度が、障壁半導体層４方向と障壁半導体層６方向で非対称になり、電子スピンと核スピンとの間の相互作用は生じないものと考えられる。
【００２４】
次に、実施例を示す。
図４は、本実施例に用いた測定系を示す図である。図１に示した本発明の核スピン操作装置１に、電流源４１を半導体層５に接続し、半導体層５の面内方向に電流を流し、半導体層５の両端に抵抗測定器４２を接続し、二次元電子ガスの縦抵抗Ｒｘｘの変化量を測定した。なお、抵抗測定は通常のＡＣロックイン検出法で行った。
【００２５】
図５は、縦抵抗Ｒｘｘの変化量ΔＲｘｘの時間変化を測定した図であり、横軸は時間、縦軸は変化量ΔＲｘｘを示す。ランダウ準位充填率νが２／３になるように二次元電子ガスの電子密度及び磁場強度を調節した。半導体層５は、厚さ２０ｎｍ、幅５０μｍの矩形状である。電流密度は１０ｎＡ／５０μｍである。図において実線は、二次元電子ガスの閉じ込めポテンシャルを対称とした場合のΔＲｘｘの時間変化を示している。この図から、分オーダーの時間経過と共にΔＲｘｘが増加し、約１３ｋΩで飽和することがわかる。これは、核スピン偏極による伝導電子の散乱が起こっていることを意味し、従って、核スピン偏極が生じたことを示している。図において点線は、二次元電子ガスの閉じ込めポテンシャルを非対称とした場合のΔＲｘｘの時間変化を示している。この図から、ΔＲｘｘは約０．４ｋΩ、すなわち、ポテンシャルを対称とした場合の高々数％であり、核スピン偏極がほとんど生じないことを示している。
【００２６】
なお、上記説明では、ランダウ準位充填率νが２／３の場合を例にとって説明したが、これに限らず、電子のアップスピン状態とダウンスピン状態が同一のエネルギー準位で混在し、かつ、電子のスピンエネルギーが核スピンエネルギーに等しい量子ホール効果状態であれば、同様に核スピン偏極を制御することができる。
また、上記説明では、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ半導体を例にとって説明したが、他の化合物半導体、または、単一元素からなる半導体でも構成できることは明らかである。また上記説明では、異種半導体のヘテロ接合に電圧を印加する手段として、バッファ層、キャップ層を付加した例を用いて説明したが、これらの層が無くとも良い。
【００２７】
【発明の効果】
上記説明から理解されるように、本発明によれば、固体中の核スピン偏極を制御することができる。
また、二次元電子ガスの閉じ込めポテンシャルの対称性を制御するだけで核スピン偏極を制御できるので、ほとんどエネルギーロスが無く、従って高効率である。また、周知の半導体プロセス技術を用いれば、同一基板上に本発明の核スピン操作装置を高密度で集積できるから、所望の個所の核スピンを制御することができ、例えば、多ビット固体量子計算機の量子ビット毎の核スピン操作装置としても使用することができる。また、核スピンをメモリー媒体とする核スピンメモリーの書き込み装置としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の核スピン操作装置の構成を示す図である。
【図２】二次元電子ガスの複合フェルミオン・ランダウ準位エネルギーと印加磁場の関係を模式的に示したグラフである。
【図３】ＧａＡｓ半導体層５中に形成される二次元電子の閉じ込めポテンシャルを図示したもので、（ａ）は閉じ込めポテンシャルが対称な場合を示し、（ｂ）図は非対称な場合を示す。
【図４】本実施例に用いた測定系を示す図である。
【図５】縦抵抗Ｒｘｘの変化量ΔＲｘｘの時間変化を測定した図であり、横軸は時間、縦軸は変化量ΔＲｘｘを示す。
【図６】ランダウ準位充填率が２／３で生じる核スピン偏極に伴う縦抵抗値の増大を示す図である。
【符号の説明】
１　　核スピン操作装置
２　　下部ゲート電極
３　　バリア層
４　　第１の障壁半導体層（ＡＬＧａＡｓ層）
５　　半導体層
６　　第２の障壁半導体層（ＡＬＧａＡｓ層）
７　　キャップ層
８　　上部ゲート電極
９　　第１の電源
１０　　第２の電源
４１　　電流源
４２　　抵抗検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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