強電場・強磁場中のドット格子のエネルギー準位と伝導現象

Research Project

Project/Area Number	07227214
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	斎藤基彦大阪大学, 理学部, 教授 (80012441)
Project Period (FY)	1995
Project Status	Completed (Fiscal Year 1995)
Budget Amount *help	¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000) Fiscal Year 1995: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Keywords	半導体ドット格子 / Hofstadterの状態 / Starkラダー状態 / 量子細線 / 量子化伝導
Research Abstract	2次元的半導体ドット格子の面内に強電場,面に垂直に強磁場を加えた場合の電子のエネルギー状態とバリスティック伝導における伝導度を理論的に解析した.そのために有限の大きさの2次元強束縛模型を採用して種々の物理量を数値計算した.得られた結果は (1)磁場のみを加えた場合は良く知られているように,磁場の大きさに対していくつかのサブバンドが生ずる(Hofstadterの状態)。更に電場を加えると,各々のサブバンドに対応した数のStrakラダー状態が発生することが分かった.これらのStarkラダー状態は電場・磁場の大きさに応じて,混成するが十分強電場になるとほとんど独立のラダーとして取り扱って良いことが判明した. (2)次に,電場と面内で垂直方向にリ-ド線を付け加え,伝導度を計算した.その結果いわゆる伝導度量子化が得られた.これは強電場の方向についてはStrakラダーによる波動関数の局在化がおこり,その垂直方向に有効的に量子細線が形成されるためであることが判明した.この量子化伝導は不純物を導入すると徐々にこわれるが磁場は量子化伝導を助ける方向に作用することが分かった.これは磁場のために生じるエッジ状態がバリスティックな伝導を助けるためである. 以上の理論的研究に対応する実験はまだなされていないが、実験技術は急激に向上しているので,近い将来対応する実験が行われることを期待したい. また本件と関連して,液体ヘリウム面上の2次元電子系において,強磁場を加えた場合の磁気抵抗を理論的に解析した.その結果,実験で観測されているDrudeの理論からのずれが,Landauの量子化の効果を考えることにより定性的に説明できることが判明した. これらの結果の欧文報告は現在準備中である.