2001 Fiscal Year Annual Research Report
2層系量子ホール状態におけるマクロ・コヒーレンスの研究
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11304019
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
澤田 安樹 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90115577)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 勝彦 宮城工業高等専門学校, 総合科学系, 教授 (80187715)
大野 裕三 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (00282012)
江澤 潤一 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90133925)
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| Keywords | 量子ホール効果 / 複合ボソン / 活性化エネルギー / 層間コヒーレンス / ボーズ凝縮 / ガリウム砒素 / 擬スピン / スピン |
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| Research Abstract |
2層系ν=1量子ホール状態は全ての電子密度差に対して安定である。両層の電子密度差が等しい時における励起ギャップの横磁場依存性は、マクロ・コヒーレンスに起因すると考えられる整合・非整合転移を伴った特異な振る舞いを示す。また1層化した時における励起ギャップの横磁場依存性もやはりマクロ・コヒーレンスに起因すると考えられるスピンの集団励起であるスカーミオンで説明される特異な振る舞いを示す。従って、励起エネルギーの横磁場依存性が整合・非整合からスカーミオン的振る舞いに変わる臨界密度差の存在が期待できる。そこで電子密度差を変えて活性化エネルギーの横磁場依存性を測定して2層系ν=1量子ホール状態の励起ギャップの振る舞いが整合・非整合からスカーミオンに変貌する過程を調べた。
2種類のトンネルギャップ1Kおよび10Kを持つの試料の活性化エネルギーの回転角依存性を密度差を変えて測定した。過去の測定と同様に等電子密度では活性化エネルギーが試料の回転とともに減少する整合・非整合的振る舞いを示し、一層化状態では増加するスカーミオン的振る舞いを示した。また途中の密度差では両方の特徴をもった活性化エネルギーの回転角依存性を示し、連続的に変化している。従って臨界密度差と言うべき密度差は存在せず、活性化エネルギーの密度差による変化は、2種類の励起エネルギーのレベルクロスではなく等電子密度と一層化状態の活性化エネルギーの合成によってほぼ説明できる。このことはスピンと擬スピンの両方の多重反転を含んだ素励起の存在を意味している。
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[Publications] Z.F.Ezawa: "Integer and fractional quantum Hall effects in bilayer electron systems"Journal of Physics and Chemistry of Solids.
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[Publications] Z.F.Ezawa: "SU(4) quantum coherence and interlayer tunneling in bilayer quantum Hall systems"Physica E.
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[Publications] N.Kumada: "Various phase transitions in ν=2/3 bilayer quantum Hall state"Physica E.
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[Publications] Z.F.Ezawa: "Interlayer coherent phenomena in bilayer quantum Hall systems"Physica B. 294--295. 463-466 (2001)
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[Publications] N.Kumada: "Preferred number of flipped spins in Skyrme excitation"Physica B. 298. 169-172 (2001)
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[Publications] Z.F.Ezawa: "Interlayer exchange interactions, SU(4) soft waves, and skyrmions in bilayer quantum Hall ferromagnets"Physical Review B. 65. 75311-75321 (2002)
