1995 Fiscal Year Annual Research Report
分数量子ホール系におけるスピン自由度・層自由度による強相関相
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06640500
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
青木 秀夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (50114351)
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| Keywords | 分数量子ホール効果 / 複合粒子描像 / 強相関 / スピン自由度 / 二重量子井戸 / 量子ドット |
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| Research Abstract |
本課題の目標は、分数量子ホール系という強相関系においては内部自由度(スピンあるいは、二層系では層)が多彩な相の研究である。本年度は特に二層系での複合フェルミオン描像を調べた。二層系では層間トンネリングの強さという新たなエネルギー・スケールが生じるのが興味の焦点である。これに対し、以下を明らかにした。
(i)二層系でも複合フェルミオン描像が励起状態(擬スピン波)に対して良く成り立つ。
(ii)二層量子ホール系では、層間トンネリングの強さと層間隔(層内/層間相互作用の差を制御)という二つのパラメータ空間のどこで二層量子ホール効果が起きるか、という相図を描くことが課題となる。これは励起エネルギーのギヤップの有無により判定されるが、これは擬スピン波にギヤップが開くか否かに他ならず、複合フェルミオン描像により、二層分数量子ホール効果の相図を初めて与えることができた。二層のランダウ準位占有率が1/3,1/5,…と減少するに従い、量子ホール状態の領域は劇的に増えるが、これは複合フェルミオン描像では、磁束付着変換が電子間相互作用を減らすのに対し、層間トンネリングは減らさないという直観像で説明される。
(iii)二層系に量子ドットを作ると、垂直に結合した分数量子ホール二重ドットになる。この系を提案し、全角運動量が二重ドットに特有な魔法数で安定化し、さらに単独ドットと異なり魔法数が光学吸収で観測可能であることを示した。
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[Publications] 中島龍也,青木秀夫: "Composite-fermion analysis of the double-layer fractional guantum Hall system" phisical Review B. 52. 13780-13783 (1995)
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[Publications] 今村裕志.P.A.Maksym,青木秀夫: "Magic numbers and the FIR absorbtion spectrum of vertically coupled guantum dots" Physical Review B,in press.
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[Publications] 中島龍也、青木秀夫: "分数量子ホール効果と複合フェルミオン描像" 日本物理学会誌. 50. 725-729 (1995)
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[Publications] 青木秀夫: "丸善" 量子ホール効果の理論(安藤恒也:編). 291 (1995)
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[Publications] 青木秀夫.中島龍也: "World Scientific" Composite-fermion analysis of the ferromagnetic spin wave in the fractional guantum Hall system,in 'Hihg Magnetic Fields in the physics of Semiconductors'ed.by D.Heiman. 765 (1995)
