相互作用のある2層量子ホール系におけるエッジ状態の伝導と局所分光

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750004
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大野 裕三 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (00282012)
• Keywords: 2重量子井戸 / 量子ホール効果 / 共鳴トンネル / エッジチャネル

Research Abstract

本年度は主にGaAs/AlGaAs2重量子井戸構造を現有の分子線エピタキシ装置を用いて形成し、2重量子井戸の両側にゲート電極を設け各層の電子密度を独立に変化できるデバイス(A)と、さらにホールバ-素子において各電流・電圧端子と2次元電子の電気的な接続をも独立に制御できるデバイス(B)を作製し、低温・強磁場中での輸送特性を中心に調べた。全電子数がν=1になるようにゲート電圧を設定し、各層の電子密度の比を変えたときの量子ホール状態の極低温・強磁場中での輸送特性を調べ、1層系では量子ホール状態が実現しないνの組み合わせにおいても、層間の相互作用により励起エネルギギャップが存在することがわかった。これについては、バルクでの理論解析は行われているが、エッジ(端)伝導の観点からはほとんど検討されていないので、さらに実験をすすめ明らかにする。また、独立電極を有するデバイスを用いて、2層間のトンネル電流およびトンネルによる散逸を、電子密度や磁場を変化させ測定を行い、2層の量子ホール状態間トンネルにおけるスピン保存の効果について興味深い実験データを得つつある。今後はこれらのデバイスを用い、2層2次元電子のエッジ状態の伝導と、エッジ状態間のトンネルについて定量的な理解とそのスピン依存性を明らかにしていく。さらに、低温・強磁場中での空間分解分光システムの立ち上げを進め、局所分光によりトンネル輸送特性と空間的な電子状態の関係を明らかにしていく。

Research Products

• [Publications] Y.Ohno: "ν=1 Bilayer Quantum Hall State at Arbitrary Electron Distribution in a Double Quantum Well" Solid State Electron.(発表予定). (1998)
• [Publications] S.Kishimoto: "Etched-Backgate Field-Effect Transistor Structures for Magnetotunneling Study of Low-Dimensional Electron Systems" Solid State Electron.(発表予定). (1998)