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2013 Fiscal Year Annual Research Report

量子ホール系カイラルエッジ状態の空間分解分光研究

Publicly Offered Research

Project AreaTopological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
Project/Area Number 25103704
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

野村 晋太郎  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90271527)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords量子ホール効果 / カイラルエッジ状態 / 空間分解分光測定
Research Abstract

本研究の目的は、近接場走査型光学顕微鏡を用いてスピン分裂したカイラルエッジ状態の空間分布測定とスピン注入を行い、時間反転対称性の破れたカイラルエッジ状態の理解を極め、新規な量子現象を開拓することである。トポロジカルな性質の立証には空間的な位相関係の解明が不可欠であるがそのような研究例は少なかった。
本年度は、希釈冷凍機温度中での近接場光学顕微鏡を用いて光起電圧の空間分布を調べた。また、円偏光照射のための近接場光学プローブの開発に着手した。カイラルエッジ状態を形成する試料として、実績のある高移動度半導体ヘテロ接合ホールバー構造を用いた。試料表面に100 nm以下の光スポットを照射し、シュブニコフ・ド・ハース振動にスピン分裂が観測されている3.5 Tまでの強磁場、希釈冷凍機温度において光起電圧の空間分布を測定した。その結果、電子占有数が奇数よりやや大きい場合に、交換相互作用に起因したg因子の増大によるスピン分裂したカイラルエッジ状態を観測することに世界に先駆けて初めて成功した。外部磁場の掃引に伴い、このカイラルエッジ状態は試料の端に近づくことが観測され、試料端に約300nmのところでg因子が減少することが観測された。さらに、円偏光照射のための近接場光学プローブの開発に成功し、実際に、出射された円偏光度の評価を行い、カイラルエッジ状態へのスピン注入に必要な性能を有することを確認した。また、層状半導体、p波超伝導体
Sr2RuO4、カイラルエッジ電流検出に向けたMicro-SQUID、分数量子ホール状態に関する研究を実施した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の研究計画にあった近接場プローブを用いたスピン注入手法の確立を行い、近接場走査型光学顕微鏡を用いて希釈冷凍機温度においてスピン分裂したカイラルエッジ状態の空間分布測定を実施し、交換相互作用に起因したg因子の増大に関わるスピン分裂したカイラルエッジ状態の空間分布の観測に成功した。さらに、近接場円偏光照射によるカイラルエッジ状態へのスピン流注入の実験を開始した。以上により、当初の計画以上に進展している。

Strategy for Future Research Activity

本年度の成果を踏まえて、近接場円偏光照射によるカイラルエッジ状態へのスピン流注入、近接場円偏光照射によるカイラルp波超伝導体エッジ状態の探求を推進していく方策である。

  • Research Products

    (15 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Photoluminescence fine structures in the fractional quantum Hall effect regime2014

    • Author(s)
      S. Nomura, M. Yamaguchi, H. Tamura, T. Akazaki, Y. Hirayama, M. Korkusinski, and P. Hawrylak
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Pages: 115317-1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.89.115317

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 近接場光学顕微鏡を用いたスピン分裂量子ホール端状態の観測II2014

    • Author(s)
      間明田周平、柴田祐輔、伊藤宙陛、大平智也、吉川ルノ、柏谷聡、山口真澄、田村浩之、赤崎達志、大塚洋一、野村晋太郎
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学、平塚市
    • Year and Date
      20140328-20140328
  • [Presentation] MoS2薄膜における第二次高調波発生強度の層数依存性2014

    • Author(s)
      塚本知九馬,野村晋太郎
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学、相模原市
    • Year and Date
      20140318-20140318
  • [Presentation] 局所磁気観察のための走査型Nb微小SQUID顕微鏡の開発2014

    • Author(s)
      柴田祐輔,柏谷裕美,石黒亮輔,柏谷聡,高柳英明,野村晋太郎
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学、相模原市
    • Year and Date
      20140318-20140318
  • [Presentation] Sr2RuO4に流れるカイラルエッジ電流検出に向けたMicro-SQUIDの開発2014

    • Author(s)
      土屋翔吾,篠崎智也,永合祐輔,石黒亮輔,柏谷聡,柏谷裕美,野村晋太郎,前野悦輝,高柳英明
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学、相模原市
    • Year and Date
      20140318-20140318
  • [Presentation] スピン分裂した量子ホール系カイラルエッジ状態の光学的検出2013

    • Author(s)
      野村晋太郎
    • Organizer
      新学術領域研究「トポロジカル量子現象」第4回 領域研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学、名古屋市
    • Year and Date
      20131220-20131220
  • [Presentation] Sr2RuO4中の半整数量子渦検出に向けたマイクロ SQUIDの開発2013

    • Author(s)
      永合祐輔、土屋翔吾、篠崎智也、石黒亮輔、柏谷裕美、柏谷聡、野村晋太郎、高柳英明、前野悦輝
    • Organizer
      新学術領域研究「トポロジカル量子現象」第4回 領域研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学、名古屋市
    • Year and Date
      20131220-20131220
  • [Presentation] Near-field scanning optical microscopy for investigation of quantum Hall chiral edge state2013

    • Author(s)
      S. Mamyouda, T. Ohira, L. Yoshikawa, H. Ito, Y. Shibata, Y. Ootuka, S. Nomura, S. Kashiwaya, M. Yamaguchi, H. Tamura and T. Akazaki
    • Organizer
      2nd DYCE-ASIA Workshop
    • Place of Presentation
      Kashiwa, Japan
    • Year and Date
      20131217-20131218
  • [Presentation] Near-field scanning optical microscope imaging of spin-resolved quantum Hall chiral edge states2013

    • Author(s)
      S. Nomura, S. Mamyouda, H. Ito, Y. Shibata, Y. Ootuka, S. Kashiwaya, M. Yamaguchi, H. Tamura and T. Akazaki
    • Organizer
      International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology
    • Place of Presentation
      Kauai, USA
    • Year and Date
      20131208-20131213
  • [Presentation] Mapping of spin-resolved quantum Hall chiral edge channels2013

    • Author(s)
      S. Nomura, S. Mamyouda, H. Ito, Y. Shibata, Y. Ootuka, S. Kashiwaya, M. Yamaguchi, H. Tamura and T. Akazaki
    • Organizer
      International Symposium on Nanoscale Transport and Technology
    • Place of Presentation
      Atsugi, Japan
    • Year and Date
      20131126-20131129
  • [Presentation] 近接場光学顕微鏡を用いたスピン分裂量子ホール端状態の観測2013

    • Author(s)
      間明田周平,柴田祐輔,伊藤宙陛,柏谷聡,山口真澄,田村浩之,赤崎達志,大塚洋一,野村晋太郎
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      徳島大学、徳島市
    • Year and Date
      20130926-20130926
  • [Presentation] アルミニウムトンネル型単一微小ジョセフソン接合の特異な輸送特性研究」2013

    • Author(s)
      佐久間大輔,田野佑典,石黒亮輔,柏谷聡,野村晋太郎,高柳英明
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      徳島大学、徳島市
    • Year and Date
      20130925-20130925
  • [Presentation] maging of spin-resolved quantum Hall edge states by near-field scanning optical microscopy2013

    • Author(s)
      H. Ito, S. Mamyouda, Y. Shibata, Y. Ootuka, S. Nomura, S. Kashiwaya, M. Yamaguchi, H. Tamura and T. Akazaki
    • Organizer
      The 20th international conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
    • Place of Presentation
      Wroclow, Poland
    • Year and Date
      20130701-20130705
  • [Presentation] 量子ホール系カイラルエッッジ状態の空間分解分光研究2013

    • Author(s)
      野村晋太郎
    • Organizer
      第11回 集中連携研究会「時間反転対称性を破る超伝導体の新奇界面現象」
    • Place of Presentation
      京都大学、京都市
    • Year and Date
      20130607-20130607
  • [Remarks] Nomura Laboratory, University of Tsukuba

    • URL

      http://www.px.tsukuba.ac.jp/home/ecm/snomura/lab/

URL: 

Published: 2015-05-28  

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