バリスティックな後方電子散乱存在下における整数量子ホ-ル効果の研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460029
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小宮山 進 東京大学, 教養学部, 助教授 (00153677)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 俊夫 富士通, 厚木研究所, 主任研究員 ; 松田 祐司 東京大学, 教養学部, 助手 (50199816) ; 白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術センター, 助教授 (00206286)
• Keywords: 整数量子ホ-ル効果 / 非局所性伝導 / メソスコピック系

Research Abstract

昨年に引き続き強磁場下2次元電子系のエッジ状態の非平衡分布による伝導の特異性を研究した。
1)<量子ホ-ル効果の精密測定に対する非平衡分布の影響>___ー
国際的な抵抗標準として1990年度から量子化ホ-ル抵抗が採用されているが、本研究の昨年度の結果は、エッジ状態の非平衡分布により抵抗が量子化値からずれ得ることを示した。そこで抵抗のずれの定量的解析を行い、測定に用いるコンタクトの抵抗と、ずれとの間に存する一般的関係式を導くことに成功した。今後、抵抗標準のための精密測定においては常にここで導かれた一般的表式にてらして精度限果の評価が行われるべきである。
2)<エッジ状態間の電子緩和とエッジ状態の解析>___ー
昨年までの実験をさらに進めて、エッジ状態間に生じた非平衡分布が緩和するのに要する距離(緩和長L)の温度依存性を実験的に求めた。エッジ状態間の散乱機構として長距離不純物散乱と音響フォノン散乱を考えて上記の実験結果を解析した。その結果エッジ状態の空間的隔たりが波動関数の広がりに比べて4倍以上大きいという結果を得た。これはエッジ状態間の散乱が極めて少ないという基本的実験結果を説明するものであり、同時にエッジ状態がかなりゆるやかな閉じ込めポテンシャルによって生じていることを示している。
3)<非平衡分布に対する2種類の非線型現象>___ー
非平衡分布がポテンシャル障壁による電子の後方散乱によって生じる際、本質的な非線型性のために、生じうる非平衡分布の大きさがランダウレベルの間隔〓ω。を越えることができないことを示した。又、これとは別にエッジ間散乱が非平衡分布の大きさの増大に伴って複雑に変化することを実験的に明かした。

Research Products

• [Publications] H.Hirai and S.Komiyama: "A Contact limited Precision of the Quantized Hall Resistance" J.Appl.Phys.68. 655-662 (1990)
• [Publications] S.Komiyama,H.Hirai,M.Ohsawa,H.Matsuda,S.Sasa and T.Fujii: "Onset of InterーEdgeーState Relaxation due to Spontaneous Phonon Emission" Proc.20th Int.Conf.Physics of Semiconductor,Thessaloniki 1990 (Eds.E.M.Anastassakis and J.D.Joannopoulos,World Scientific). 1150 (1990)