二層量子ホール系の輸送現象における電子相関効果の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10640301
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉岡 大二郎 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (30114713)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小形 正男 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (60185501)
• Keywords: 量子ホール効果 / 端状態 / 二層量子ホール系 / 強磁場 / 二次元電子系 / 一次元電子系

Research Abstract

本研究では,二層間のトンネリングと層内,層間のクーロン相互作用が輸送現象に及ぼす効果を理論的に調べ,その結果を用いて,クーロン相互作用によりどのような基底状態が実現しているのか,端状態はどのようになっているのかを明確にする実験の提案を行うことを目的とした.量子ホール効果状態では端状態間のトンネリングが輸送現象に影響を与え,一方トンネリングの様子は基底状態に大きく依存する.そこで,先ず,トンネリングが基底状態でどのように変化するかを占有率が1/(2p+1)で表わされる状態で調べ,電位差依存性を明らかにし,ここに基底状態と端状態の性質が反映されることを明らかにした.次にこの結果を用いて,一層のみが電極につながれた二層系における電気伝導の様子を調べた.この結果,分数量子ホール効果状態においては,二端子伝導率,縦伝導率,ホール伝導率などに非線形性が表れること,従って,非線形性の測定より,基底状態の性質を知ることができることを明らかにした.引き続き占有率がp/(2p+1)の階層構造状態や,層間の相関が本質的である状況での解析を進めている.なお,一層系と三次元電子系間のトンネリングの実験では階層構造状態において,Wenの標準理論とは合わない結果が報告され,その原因が未解明である.本研究では端状態について,Wenによる標準理論を用いた計算を行っているが,本研究で提案している実験は異なる状況でのトンネリングを用いるので,Wen理論の検証に重要な役割を果すことが期待できる.

Research Products

• [Publications] Daijiro Yoshioka: "Wave Function of the Largest Skyrmion on a Sphere"Journal of the Physical Society of Japan. 67・10. 3356-3359 (1998)
• [Publications] Daijiro Yoshioka: "Comment on "Effective Mass and g Factor of Four-Flux-Quanta Composite Fermions""Physical Review Letters. 83・4. 886-886 (1999)
• [Publications] Kentaro Nomura: "QHE of Bilayer Systems in the Presence of Tunneling -V=1/q case-"Journal of the Physical Society of Japan. 68・8. 2502-2505 (1999)
• [Publications] Daijiro Yoshioka: "Composite Fermions with Spin Freedom"Journal of the Physical Society of Japan. 68・10. 3360-3363 (1999)
• [Publications] Daijiro Yoshioka: "Composite fermions with a spin freedom"Physica E. 6・1-4. 83-86 (2000)
• [Publications] Daijiro Yoshioka: "Edge state transport of separately contacted bilayer systems in the fractional quantum Hall regime"Physica E. 6・1-4. 632-635 (2000)