1次元同期ポテンシャルの加わった2次元電子系の電流磁気効果

• Project/Area Number: 06740244
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 島田 宏 東京大学, 低温センター, 助手 (60216067)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 2次元電子系 / 同期ポテンシャル / GaAs / AlGaAs / 電流磁気効果

Research Abstract

GaAs/AlGaAsヘテロ接合界面の2次元電子系を用いて、まず、電圧印加・電流測定により界面に垂直な強磁場中で対角伝導率、非対角伝導率を測定するための試料および測定用回路を作製した。これらを用い予備実験として、量子化 Hall 伝導率の測定を試みた。Hall 伝導率のプラトーの観測はでき、測定回路が予想通り機能していることがわかった。しかし、Si-MOS FET の場合に比べると、試料の電流端子の端子抵抗を、無視できる程度に小さくすることができなかった。端子と2次元電子系とのオーミック接触は、文献に見られる最も良好な材料で行ったが、接触抵抗は20-30Ωmm程度に留まり、これは伝導率の絶対値を問題にする場合には不十分である。
これらの予備実験の後、2次元電子系に1次元周期ポテンシャルの加わった試料を次のように作製した。用いたヘテロ基板の2次元電子系の4.2Kでの平均自由行程は3-10μmであり、これに対して摂動ポテンシャルの周期は可能な限り短い方がよいので、電子線描画装置を用いて安定してレジストに描画出来た最短の0.3μm周期の縞状構造を描画し、これを軽くウェット・エッチして電子系に周期的な摂動ポテンシャルを加えることを試みた。周期構造を作製した後電圧印加・電流測定用の整形プロセスを施した試料いくつかにつき、電圧印加型の電流磁気効果測定をし、目的とする共鳴による伝導度振動の観測を試みたが、これまでのところ観測に成功していない。AFMを用いて作製した周期構造を観察してみたところ、エッチングした部分にかなり凹凸が見られ、これらがランダムポテンシャルを作り、伝導度振動を観測できない一因となっていることが考えられる。これに対し電子線描画後の酸素プラズマによる試料表面の浄化やエッチャントの種類を変えるなどの改善を試みている。