Investigation of propagation characteristics of quantum Hall edge by optical real-space observation
| Project/Area Number |
21J14386
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 国内 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
神山 晃範 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
|
| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
|
|---|
| Keywords | 量子ホール効果 / 分数量子ホール効果 / エッジ状態 / 光学顕微鏡 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
半導体試料に形成される2次元電子系を極低温・強磁場に曝すと、量子力学の効果が電気特性に現れる(量子ホール効果)。この状態の電気伝導は試料の端に形成されるエッジ状態によって支配され、その伝播特性の解明は基礎・応用の観点から興味深い。
本研究では電気励起系と同期した高速・高分解能な光学顕微鏡を開発することで、エッジ状態を高速で伝播する電荷波束を高精度で観察することを目指し、さらには伝播特性を決定することで応用への指針を示す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、空間分解能と時間分解能を併せ持つ光学顕微鏡を用いることで、分数量子ホールのエッジを高速で伝播する電子を可視化し、さらには高時間・高空間精度を達成するために新たな測定系の開発を行った。まず、試料であるGaAs/AlGaAs量子井戸の光学応答としてフォトルミネッセンス(PL)を利用したストロボ測定を行い、ν=1/3の分数量子ホールのエッジを観察したところ、エッジを伝播する電子の波束を捉えることに成功した。顕微測定によりエッジだけでなくバルクにも励起が存在することが判明し、内容をまとめて論文発表を行った。さらに、エッジの重要なパラメータである速度測定を試みた。実験を行うにあたり、試料構造の設計と作製を行い、試料上の任意の位置における速度測定を実現した。エッジを高速で伝播する電子の波束の速度を決定することに成功し、解析を行うことで電子が相互作用するプラズモンとして伝播していることを示し、学会にて発表を行った。また、電荷中性モードの検出や速度の決定を目的として高周波実験系と同期したポンプ-プローブストロボ反射測定系を開発し、分数量子ホール状態を伝播する電子の速度測定が可能なことを示した。PLの場合と比較して、時間分解能が原理的には2桁改善し、短い伝播距離においても速度の測定が可能となった。これにより、通常の電気測定において検出困難である電化中性モードを光により検出した上で、これまで実現困難であった速度測定が可能となったと考えられる。
|
| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
|
Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
