2014 Fiscal Year Research-status Report
デザインされた量子ホール系の伝導率と熱起電力の精密測定
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26400311
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
遠藤 彰 東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子ホール効果 / 高周波伝導率 / 熱起電力 / ２次元電子系 / 電子固体相 / エピタクシャルグラフェン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高周波を発生させる信号発生器と高周波検出素子を購入し、振幅変調を用いたロックイン法による高感度の高周波透過率測定系を構築した。GaAs/AlGaAs系半導体２次元電子系基板表面上にコプレーナ導波路を微細加工により配置した試料を用い、コプレーナ導波路を透過する高周波の透過率の測定から、２次元電子系の周波数50 MHz～6 GHzでの伝導率を、15 mKの低温、数Tまでの面直磁場下で求めた。同時に高周波加熱による熱起電力の測定も行った。ロックイン測定を行うことにより、使用する高周波のパワーを従来より１桁ほど落としても十分な信号／雑音比で伝導率の測定が可能であることを明らかにした。熱起電力はさらに高感度で、高周波のパワーをさらに２桁落としても量子振動の測定が可能であることが判明した。低温での量子ホール系の微細な振る舞いを探索するのに適した測定系が得られたことを意味する。今後、人工的に周期的ポテンシャル変調を導入した２次元電子系試料の測定に応用し、周期的変調により誘起された電子固体相の振る舞いの探索を行う。
また、微傾斜SiC基板上に成長させたエピタクシャルグラフェンの低温での磁気抵抗測定を行った。基板表面のステップに平行な方向では明瞭な量子ホール効果が観測されるのに対し、垂直な方向では磁場の２乗に比例する正磁気抵抗が観測されることを見出した。この異方的振る舞いは、基板に残存する電子により、ステップに平行な方向にのみ伝導が許される並行伝導層が形成されていると考えることにより説明出来ることを明らかにした。さらに、ステップに平行な方向にのみ、低磁場で微細な磁気抵抗振動を観測した。これは、ステップの周期性によるブラッグ散乱により生成される「開いた軌道」の幾何学共鳴であると解釈できることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に予定していた、高周波伝導率および熱起電力の高感度測定装置の構築・整備は、ほぼ当初の予定どおり完了した。また、変調を導入していない半導体２次元電子系については、様々な条件下で詳細な磁場・周波数依存性の測定を行った。当初は、周期的変調を導入した２次元電子系についても測定に着手する予定であったが、測定に用いる希釈冷凍機が不調で測定ができなかった期間が数ヶ月あったため、まだ出来ていない。
しかし、次年度以降に予定していたエピタクシャル・グラフェン試料の測定に着手することが出来たので、全体としては研究はおおむね順調に進展していると言って良いと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
新しく構築した測定系を用いて、１次元あるいは２次元周期的ポテンシャル変調を導入した半導体２次元電子系の高周波伝導率、熱起電力の高感度測定を行う。以前より観測されていた量子ホール状態での共鳴ピークの起源の解明、および周期的変調により誘起される電子固体相のピニングモードの探索を目指す。
同様の測定をSiC基板上のエピタクシャルグラフェンについても行い、半導体２次元電子系とグラフェンの違いを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
消耗品（ロータリーポンプの油、オイルミスト・フィルタ等）購入用に準備していたが、以前に購入していたものが予想以上に維持できたので、初年度の購入を見送ったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の消耗品購入に充当する。
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