| 研究課題/領域番号 |
05650048
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
応用物理学一般
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
西口 規彦 北海道大学, 工学部, 講師 (40175518)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1994
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| 研究課題ステータス |
完了 (1994年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1994年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1993年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | フォノン / 超格子 / ランダム系 / アンダーソン局在 / マルコフ過程 / 局在 |
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| 研究概要 |
本研究はランダムに積層した半導体人工超格子にフォノンを透過させたときの透過率について数値的および解析的に調べたものである。以下に得られた結果について列挙してゆく。
1)ランダム超格子にフォノンを垂直入射した場合について転送行列法により数値的に透過率を評価しその特性を明らかにした。その後、グリーン関数法を用いて解析的にその特性を明らかにした。グリーン関数を用いた解析的な方法により、フォノンの平均自由行程がこれらの透過率の特性を決める基本的な物理量であることがわかった。また、この平均自由行程がランダム超格子における構造因子の2乗平均で与えられ解析的に評価できることを明らかにした。このことにより、ランダム超格子の平均透過率及びその揺らぎはすべて解析的な方法で求めることができるようになった。さらに、透過率の統計的な分布則については対数正規分布であることを導いた。
2)次に超格子の層の配列が完全にランダムではなく、層の配列に相関のある場合のランダム超格子の透過率について、数値的および解析的に調べた。超格子としてマルコフ過程による3-state,4-state Markovランダム超格子を考えた。この透過率も完全にランダムな場合と同様にスパイキ-な構造を呈し、その平均透過率の周波数依存性においてはそのランダムさの種類とともに異なる依存性を示した。1)のグリーン関数による方法でこれらのけいの透過率を解析的に調べたところ、1)と同様フォノンの平均自由行程がこれらの透過率の特性を決める基本的な物理量であることがわかった。また、これらの系に対する平均自由行程を解析的に求めることができ、これを用いて数値的に得られた結果を非常に容易精度で再現できた。このことは、我々が展開した理論の有効さを示している。
3)1)および2)は垂直にフォノンを入射した場合であったが、次にフォノンを斜めに入射した場合について、透過率の解析を行った。
最初にランダム超格子を形成する層の界面でフォノンのモード変換が生じない場合について調べ、入射角度は臨界角を越えない範囲とした。フォノンを斜めに入射することにより各階面でのフォノンの反射係数が増加しそのため平均自由行程は入射角度の増加とともに短くなり、透過係数もそれにつれて減少する。1)、2)と異なるのは以上の点であり、後は本質的に同じであった。このため、1)および2)の系に適当な写像をする事で解析することができた。
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