半導体微小領域におけるトンネル現象と電子間相互作用の研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18540308
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 野々山 信二 山形大学, 地域教育文化学部, 教授 (50221487)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 厚信 阿南工業高等専門学校, 一般教科, 教授 (00217829)
• Keywords: 量子ホール効果 / トンネル電流 / 理論

Research Abstract

○Kangらが行った、薄い障壁を隔てた2つの量子ホール系において、不純物が存在しない場合(ポテンシャルの揺らぎが小さい場合)、非常に長距離の影響を及ぼす減衰波の影響を明らかにした。次に、ドープ層のドナーとの相互作用を考えるため、大きな相関長を持つ(長距離)ランダムポテンシャルを障壁近傍に配置した。相関距離が非常に長いにもかかわらず、伝導度は、ランダムポテンシャルが存在しない場合に比べ、劇的に変化した。ピークは無数の非常に幅の狭い鋭いものに変化した。電流及び電荷分布を調べると、ピークにおいて障壁の両側に生成した局所状態を介して、共鳴トンネルが起こっており、電流分布、電荷分布ともに、強度の大きな増加が示された。さらに、有限温度の効果を加えると、鋭いピークはなめらかなものとなり、実験事実をよく説明するものとなった。
○乱れた準一次元系において、右向き、左向きのチャネル数が異なる揚合、directed localizationと呼ばれる現象がおき、これは、Quantum Rail Road(QRR)と呼ばれる系の特徴である。アンダーソン局在、量子ホール効果は特別な揚合であるが、これまで、このQRRの一般的な場合である、チャネル数が有限で異なる系は、実験的に報告されていない。本研究の結果、Kangらの系は、一般的なQRRに対応するものであることが確かめられた。