2023 Fiscal Year Annual Research Report
Nano-gate probing of anyon particle
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22H01897
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋本 克之 東北大学, 理学研究科, 助教 (30451511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 尚和 東北大学, 理学研究科, 教授 (40302385)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / 量子ホール効果 / 量子ポイントコンタクト / 抵抗検出核磁気共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、主に昨年度実施した量子ポイントコンタクトを用いた電気抵抗測定の結果をまとめ、さらに、走査プローブ核磁気共鳴にも応用可能な抵抗検出電子スピン共鳴技術の開発に取り組んだ。
量子ポイントコンタクトを利用した電気抵抗測定結果を詳細に分析・議論したところ、複数の量子ホールエッジチャンネルの混成が生じていることが分かった。この成果は、量子ホールエッジチャンネルを用いた量子干渉計や量子回路のデザインに重要な情報を提供する。また、量子ポイントコンタクト中央に配置した固定ゲートエッジチャンネルを操作した本実験結果は、本研究課題のモバイルナノゲートによるエッジチャンネル操作に貴重な指標を与える。この成果は、英文学術誌「Communications physics」に「Synthesizing 2h/e2 resistance plateau at the first Landau level confined in a quantum point contact」という論文として発表した。
また、抵抗検出電子スピン共鳴については、マイクロ波を試料に照射し、試料の電気抵抗の磁場変化を測定する手法を採用した。この方法により、通常の電子スピン共鳴では困難な単層グラフェンの電子スピン共鳴の検出に成功した。この技術を用いることで、走査プローブ核磁気共鳴を行う際に必要な動的核スピン偏極をアシストすることが期待される。これらの成果は、日本物理学会の他いくつかの国際会議で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度、課題遂行のための主要装置である希釈冷凍機走査プローブ顕微鏡システムを移設したのに伴い、希釈冷凍機や走査プローブ顕微鏡に部分的な不具合が出たため装置の修理に長い時間を取られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度明らかにした量子ホールエッジチャンネルの混成の観測は、量子ポイントコンタクトの中央に設置した固定ゲートによりエッジチャンネルを操作することで行った。今後は、固定ゲートの代わりにモバイルナノゲートを使用して、分数量子ホールエッジチャンネルの操作を行い、エニオン粒子の生成・破壊、及びそれらの観測を目指す。
また、本年度成功したマイクロ波による電子スピン共鳴を応用しより多くの核スピン偏極を誘起し、より高感度な走査ゲート/核スピン共鳴マッピングを実現する。これにより、量子ポイントコンタクト近傍のエニオントンネル領域および分数量子ホール強磁性領域をマッピングし、それらの位置相関を明らかにする。
さらに、量子ポイントコンタクト近傍の静電ポテンシャル形状やエッジチャンネルの位置を数百ナノメートルの分解能で明らかにし、理論解析を進めることでエニオンの波動関数や分数統計性の空間依存性のに関する新たな知見を得る。
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