| 研究概要 |
本研究では,分布を持った磁場下の量子ホール効果の電流依存性と温度依存性を,電流範囲50nA〜50μA,温度範囲50mK〜4.2Kで,高移動度と低移動度の試料について測定した.その結果,電流または温度を増大したとき,ホール抵抗のプラトー間遷移領域が,高磁場側へシフトするのを観測した.磁場分布は,Bi系高温超伝導体の単結晶を,試料の上に貼り付けることによって作った.この超伝導体のつくる磁場分布を,多端子ホール素子を作製して,これを用いて測定した.測定した磁場分布用い,電流分布関数を仮定して解析した結果,遷移領域のシフトの温度依存性を,電流分布の温度依存性で,定量的に説明することができた.その結果,量子ホール効果の遷移領域でも,バルクエッジ電流が存在することが確かめられた.しかし,電流分布の関数形を決定するには,磁場分布を定量的に決定するだけでは不十分であり,電流分布の温度依存性の機構について,理論的な考察が必要であることが明らかになった.さらに,高移動度試料の電流分布の温度依存性が,低移動度試料の温度依存性よりも強いことが明らかになった.この結果は,温度依存性の機構に,非弾性散乱が関与していることを示唆する.
また,スピン分離したランダウ準位について測定した結果,スピン↑とスピン↓のランダウ準位で,温度依存性がまったく異なることを見い出し,この現象が,試料の移動度やランダウ準位指数に依らず,一般的な現象であることを確かめた.これは,整数量子ホール効果において,電子スピンに依存した現象を初めて見いだしものであり,その意義は大きい.
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