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マクロ・コヒーレンスを持つ新しい量子ホール状態の研究

Research Project

Project/Area Number 18043012
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

澤田 安樹  Kyoto University, 低温物質科学研究センター, 教授 (90115577)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 新井 敏一  京都大学, 低温物質科学研究センター, 助教 (80333318)
福田 昭  京都大学, 低温物質科学研究センター, 教務補佐員 (70360633)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥6,600,000 (Direct Cost: ¥6,600,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Keywords量子ホール効果 / 次元電子系 / 層系 / マイクロ波 / ソリトン格子 / 磁気低抗 / ホール抵抗 / 2次元電子系 / 2層系 / 擬スピン / 層間相互作用 / マクロ・コヒーレンス
Research Abstract

半導体の接合界面に形成される2次元電子は,量子ホール効果と呼ばれる超低温・強磁場下でホール伝導率が量子化され,磁気抵抗が消失する特異な性質を示す。量子ホール状態は,電子と磁束量子から構成される複合ボソンの凝縮状態と考えることができる.量子ホール状態は粒子数の揺らぎのない状態にあり,不確定性関係から位相の不確定性が無限大となり,マクロな位相は存在できない。しかし,2次元電子系を2層近接して配置した量子ホール状態は,層間のクーロン相互作用により2層の電子が互いに協力しあって新しい量子ホール状態を形成する。この様な量子ホール状態では密度差の揺らぎが許され,マクロな位相差が観測量となることが理論的に指摘されている.本研究の目的は,マクロ・コヒーレンス現象を実験で観測して,量子ホール効果が複合ボソンの凝縮状態であることを明らかにすることである.また,本研究で検出を試みるジョセフソン・プラズモン振動は,層間のトンネル効果が小さいほど周波数が低くなり実験的検出には有利である。これまで良質の試料を製作した多くの実績があるNTT物性科学基礎研究所の優れた分子線エピタキシー装置を用いて2層系試料を製作した。プラズモン励起試料だけでなく2層系試料に量子ホール効果測定のための電流,電圧端子を設けるとともに,電流密度調整のショットキーゲートを背面に取り付けた試料を作った。巨視的量子コヒーレンスの存在により期待される層間プラズマ励起観測を目的に、スプリット横型超伝導マグネットとマイクロ波測定装置を組み合わせた量子ホール効果測定システムに,希釈冷凍機を取り付けた。ν=1量子ホール状態の面内磁揚を加えたトランスポートの実験から,擬スピンのソリトン格子相と考えられる現象を見出したので、試料2軸回転量子ホール効果測定システムを用いて詳しい測定を行い,結果を発表した。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2008 2006 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Resistance Anomaly induced by Interlayer Phase Solitons in a Double-Laver Quantum Hall Effect2008

    • Author(s)
      A. Fukuda, D. Terasawa, et. al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters 100

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Activation Study of the v=1/3 Bilayer Quantum Hall State2008

    • Author(s)
      A. Fukuda, K. Iwata, et. al.
    • Journal Title

      Physica E 40

      Pages: 1261-1263

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anisotropic Magnetotransport by the Psudospin Soliton in the v=1 Bilayer Quantum Hall System2008

    • Author(s)
      A. Fukuda, M. Morino, et. al.
    • Journal Title

      Physica E 40

      Pages: 1255-1263

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum transport study of canted antiferromagnetic phase in the v=2 bilayer quantum Hall state2006

    • Author(s)
      Fukuda A, Kozumi S, Terasawa D, Shimoda Y, Kumada N, Hirayama Y
    • Journal Title

      PHYSICA E 34・(1-2)

      Pages: 77-80

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Stability of soliton lattice phase in the v=1 bilayer quantum Hall state under tilted magnetic fields2006

    • Author(s)
      Terasawa D, Fukuda A, Kozumi S, Sawada A, Ezawa ZF, Kumada N
    • Journal Title

      PHYSICA E 34・(1-2)

      Pages: 81-84

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Anisotropic magneto transport near the v=2/3 quantum Hall state2006

    • Author(s)
      Morino M, Iwata K, Suzuki M, Fukuda A, Sawada A, Ezawa ZF
    • Journal Title

      PHYSICA E 34・(1-2)

      Pages: 152-155

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Magnetotransport study of the canted antiferromagnetic phase in bilayer nu=2 quantum Hall state2006

    • Author(s)
      Fukuda A, Sawada A, Kozumi S, Terasawa D, Shimoda Y, Ezawa ZF
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW B 73 (16)

      Pages: 165304-165304

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子密度差のある2層系v=1量子ホール状態における2層独立化と磁気抵抗異常2008

    • Author(s)
      小笠原良晃
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Year and Date
      2008-03-23
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ltm.kyoto-u.ac.jp/teijigen/

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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