東工大、室温で純粋な円偏光を発するスピン発光ダイオードを開発

東京工業大学(東工大)は2月9日、室温で純粋な円偏光を発するスピン発光ダイオード(スピンLED)の開発に成功したと発表した。

同成果は、同大 科学技術創成研究院 未来産業技術研究所の西沢望特任助教、宗片比呂夫教授らによるもの。詳細は「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」に掲載された。 円偏光は、光の波の振動面(偏光面)がらせん状に右あるいは左方向に回転しながら進む光で、ランプやレーザー光を分光器とさまざまなフィルタに通過させて作製される。しかし、こうした従来の方法だと光源とフィルタの精密な位置合わせが必要であるほか、装置全体の大型化や円偏光回転向き切替え速度が遅いなどといった問題があったという。

今回、研究グループは、独自開発した「結晶性アルミナ中間層」を用いることで、大電流を流していても接合面での化学変化を抑えこむことに成功。これにより、大電流下の発光で円偏光が増幅される現象を発見。これを用いて、室温で純粋な円偏光を発するスピンLEDを開発することに成功したという。

なお、研究グループによると、現状で素子中の結晶性アルミナ中間層は大電流通電状態で1週間程度の耐久性しかないとしており、今後は、品質の向上とともに、円偏光を発する小型レーザーの実現を目指していくとしているほか、その過程で、円偏光が増幅する原理の解明につながる可能性も期待されるとしている。