強磁場下2次元電子系に生ずるエッジ状態の分光学的手法による研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05402012
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小宮山 進 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (00153677)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平井 宏 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (30251325) ; 白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286) ; 吉岡 大二郎 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (30114713)
• Keywords: サイクロトロン共鳴吸収 / サイクロトロン発光 / 量子ホール効果のブレークダウン

Research Abstract

1.量子ホール効果状態における電子系からのサイクロトロン発光
平成7年度には、本研究で開発した量子ホール効果デバイスを利用した超高感度の遠赤外検出器を用いて量子ホール状態にある2次元電子系への端子からの電子の注入に伴うサイクロトロン発光を初めて見出す事に成功した。今年度は量子ホール素子が3000個程度、直列及び並列に並んだアレイ試料を作成し、サイクロトロン発光の発生に閾電流値が存在する事、その値が、ホール電圧V_Hに直した時にeV_H=hω_C/2に等しい事を見出した。この結果により、電流端子と2次元電子系との間の電子の出入の機構を明確にする事ができた
2.量子ホール効果ブレークダウンの非局所性
非常に多数(11対)の電圧端子を配したホール・バ-試料を作成し、電流増大に伴う量子ホール効果のブレークダウン現象における縦電圧の空間分布を明らかにした。ブレークダウン状態において、ホール・バ-試料中の縦電圧は電子注入側から指数関数的に増大して一定値に飽和している。この事実は量子ホール効果のブレークダウンがブート・ストラップ式の電子加熱によって生じることを強く示唆するものであり、昨年より明確な形で、ブレークダウンについての理解を進めることができた。

Research Products

• [Publications] S.Komiyama: "Two Representations of the Current Density in Charge-Transport Problems." Phys.Rev.B. 54. 2067-2090 (1996)
• [Publications] Y.Kawaguchi: "Nonlocal Nature of the Breakdown of the Integer Quantum Hall Effects." Physica B. 227. 183-185 (1996)
• [Publications] T.Machida: "Current-induced Decoupling of Edge States in the Integer Quantum Hall Effects." Phys.Rev.B. 54. R14261-R14264 (1996)
• [Publications] Y.Kawaguchi: "Nonlocal Breakdown of the Integer Quantum Hall Effect." to be published in Proc.12th Int.Conf.on the Application of High Magnetic Fields (Wurzburg,1996). (1996)
• [Publications] T.Machida: "Phase Coherence in the Quantum Hall Effect Regime." to be published in Proc.12th Int.Conf.on the Application of High Magnetic Fields (Wurzburg,1996). (1996)
• [Publications] T.Machida: "Size-Dependent Transmission Coefficients of Edge Channels in the Quantum Hall Effects." Phys.Rev.B. 54. 16860-16863 (1996)