1995 Fiscal Year Annual Research Report
低温強磁場下の2次元電子系の量子輸送:量子ホール効果と電子局在
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07404015
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Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
川路 紳治 学習院大学, 理学部, 教授 (00080440)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 徹 学習院大学, 理学部, 助手 (60245371)
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| Keywords | 量子ホール効果 / 電子局在 / 2次元電子系 / 強磁場 / 量子輸送 / 低温 |
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| Research Abstract |
電子局在の物性を含む量子ホール効果の総合的実験研究を行ない、以下に述べる結果を得た。
1.量子ホール効果.(1)量子ホール効果のブレークダウン: (A) GaAs/AlGaAsヘテロ構造からバタフライ型ホールバー(電流電極間長約3mm、電流電極幅400μm、測定部は長さ600μmで幅が異なる矩形)と、その測定部と同じ矩形ホールバ-を作製し、ブレークダウン臨界電流はバタフライ型ホールバーでは幅に比例し、矩形ホールバーでは幅に比例せず飽和することを発見した。(B)電子移動度が約100m^2/Vsのウエハーから作製したバタフライ型ホールバーでブレークダウン特性は量子数i=2,4のプラトーではこれまでの測定結果と一致することを確かめた。(C)同じ試料で量子数i=1,3のプラトーで、i=2,4のプラトーと同じくプラトー中心の磁場Bに対して臨界電場はB^<3/2>に比例することを発見した。(2)量子化ホール抵抗の高精度測定:バタフライ側ホールバーは高精度測定に使用できることを確かめ、巨大バタフライ型ホールバーを作製して、良い結果を得た。
2.電子局在.(1)強磁場下の二次元電子系の局在長の温度依存性:移動度約5m^2/VsのGaAs/AlGaAsヘテロ構造ウエハーから試料長が異なるコルビノ円板を製作し、15Tまでの磁場で1Kから0.1Kまでの温度で測定を試みた。(2)強磁場下の低電子濃度2次元電子系の基底状態:(A)電子移動度の最大値が0.91m^2/Vsおよび2.71m^2/Vsと大きく異なるSi-MOSFET試料を用い、ランダウ準位充填率が2の状態の対角伝導率ならびにホール伝導率の磁場依存性を測定し、ホール伝導体とホール絶縁体間の相変化を調べた。その結果、相変化は電子のウイグナ-結晶化ではなくアンダーソン局在に起因することを確かめた。(B) GaAs/AlGaAs界面低電子移動度2次元電子系を用い、ランダウ準位充填率1/2の対角抵抗率の温度変化の測定から複合フェルミオンの弱局在のデーターを得た。
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[Publications] Takeharu Okuno: "Electron Concentration and Mobility Dependence of Breakdown of the Quantum Hall Effect" Journal of the Physical Society of Japan. 64. 1881-1884 (1995)
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[Publications] Tohru Okamoto: "Phase Boundaries between Quantum Hall Metal and Hall Insulator in Si-MOSFET's and Many-Body Enhancement of Valley-and Zeeman-Splitting" Journal of the Physical Society of Japan. 64. 2311-2315 (1995)
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[Publications] Tohru Okamoto: "Transformation between quantum Hall conductor and Hall insulator in Si-MOSFET's" Physical Review B. 52. 11 109-11 112 (1995)
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[Publications] A. Fukano: "Inter-Electron Coulomb Interaction and Disorder in the Activated Transportin Magnetic Field-Induced Insulating Phase in 2D Systems" Proc. 11th Int. Conf. on High Magnetic Fields in Physics of Semiconductor ed. D. Heiman (World Scientific). 440-443 (1995)
