メゾスコピック伝導を用いた酸化亜鉛量子ホール状態の究明

• 研究課題/領域番号: 15H05425
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 打田 正輝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50721726)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 22,230千円 (直接経費: 17,100千円、間接経費: 5,130千円)
• キーワード: 表面・界面 / 量子伝導 / 量子ホール効果 / 二次元電子ガス / 高移動度 / 酸化亜鉛 / 酸化物薄膜 / 表面・界面物性 / トポロジカル相

研究成果の概要

酸化亜鉛系二次元電子ガスについて、電子移動度のさらなる向上を目指して分子線エピタキシー成長の改良を進め、メゾスコピック伝導の手法を用いた極低温量子輸送測定を行った。アンチドット構造における整合性抵抗振動の周期変化から、偶数分母分数量子ホール状態においてスピン偏極した複合粒子の形成を示唆する結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Alloy disorder modulated electron transport at MgxZn1-xO/ZnO heterointerface (2017)
  • 著者名/発表者名: Aswin Vishnuradhan, Y. Kozuka, M. Uchida, J. Falson, A. Tsukazaki, M. Kawasaki
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 7 号: 1 ページ: 015029-015029
  • DOI: 10.1063/1.4974462
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Topological Oxide Electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, M. Kawasaki
  • 雑誌名: J. Phys. D-Appl. Phys. 巻: 49 号: 43 ページ: 433001-433001
  • DOI: 10.1088/0022-3727/49/43/433001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evolution of electronic correlations across the rutile, perovskite, and Ruddelsden-Popper iridates with octahedral connectivity (2016)
  • 著者名/発表者名: J. K. Kawasaki, M. Uchida, H. Paik, D. G. Schlom, and K. M. Shen
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.121104
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evolution of Insulator-Metal Phase Transitions in Epitaxial Tungsten Oxide Films during Electrolyte-Gating (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Nishihaya, M. Uchida, Y. Kozuka, Y.Iwasa, M. Kawasaki
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. 巻: 8 号: 34 ページ: 22330-22336
  • DOI: 10.1021/acsami.6b06593
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MgZnO/ZnO heterostructures with electron mobility exceeding 1 × 106 cm2/Vs (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Falson, Y. Kozuka, M. Uchida, J. H. Smet, T. Arima, A. Tsukazaki, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 26598-26598
  • DOI: 10.1038/srep26598
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strain Control of Fermiology and Many-Body Interactions in Two-Dimensional Ruthenates (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Burganov, C. Adamo, A. Mulder, M. Uchida, P. D. C. King, J. W. Harter, D. E. Shai, A. S. Gibbs, A. P. Mackenzie, R. Uecker, M. Bruetzam, M. R. Beasley, C. J. Fennie, D. G. Schlom, and K. M. Shen
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 号: 19
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.197003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Epitaxially Stabilized Oxide Composed of Twisted Triangular-Lattice Layers (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, K. Ohba, Y. Ohuchi, Y. Kozuka, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 28 号: 4 ページ: 1166-1166
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b04702
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effective carrier doping and metallization in La xSr 2-x-yBa yIrO 4-δ thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Ito, M. Uchida, Y. Kozuka, K. S. Takahashi, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 93 号: 4 ページ: 045139-045139
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.045139
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Quantum Hall states observed in thin films of Dirac semimetal Cd3As2 (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida
  • 学会等名: International Conference on Topological Materials Science 2017
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2017-05-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Metallic domain wall at antiferromagnetic pyrochlore iridate heterointerface (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida
  • 学会等名: 2017 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: フェニックス(アメリカ)
  • 年月日: 2017-04-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cd3As2薄膜における膜厚に依存した電子構造と量子輸送特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中澤佑介, 打田正輝, 西早辰一, 秋葉和人, M. Kriener, 小塚裕介, 三宅厚志, 田口康二郎, 徳永将史, 永長直人, 十倉好紀, 川﨑雅司
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Cd3As2薄膜における量子ホール効果の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 打田正輝, 中澤佑介, 西早辰一, 秋葉和人, M. Kriener, 小塚裕介, 三宅厚志, 田口康二郎, 徳永将史, 永長直人, 十倉好紀, 川﨑雅司
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 強誘電体PbTiO3をチャネルとした電気二重層トランジスタの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西野隆太郎, 打田正輝, 小塚裕介, 岩佐義宏, 川﨑雅司
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Alloy Disorder Modulated Electron Transport at MgxZn1-xO/ZnO Heterointerface (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Vishnu Radhan, 小塚裕介, 打田正輝, J. Falson, 塚﨑敦, 川﨑雅司
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Electronic phase diagram of electron-doped cuprate La2-xCexCuO4 explored by electrolyte gating (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Matsuoka, M. Nakano, M. Uchida, M. Kawasaki, and Y. Iwasa
  • 学会等名: 2017 American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: ニューオーリンズ(アメリカ)
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] Evolution of the Electronic Structure of n-Type BaSnO3 Films With Chemical Doping and Photodoping (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Lochocki, H. Paik, M. Uchida, D. Schlom, and K. Shen
  • 学会等名: 2017 American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: ニューオーリンズ(アメリカ)
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] Ambipolar quantum transport in Cd3As2 field effect transistors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Nishihaya, M. Uchida, Y. Nakazawa, M. Kriener, Y. Kozuka, Y. Taguchi, and M. Kawasaki
  • 学会等名: 2017 American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: ニューオーリンズ(アメリカ)
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] Quantum Hall effect in Cd3As2 films (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, Y. Nakazawa, S. Nishihaya, K. Akiba, M. Kriener, Y. Kozuka, A. Miyake, Y. Taguchi, M. Tokunaga, N. Nagaosa, Y. Tokura, and M. Kawasaki
  • 学会等名: 2017 American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: ニューオーリンズ(アメリカ)
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] Metallic Domain Wall at All-in-all-out Pyrochlore Iridate Heterointerface (2016)
  • 著者名/発表者名: T. C. Fujita, M. Uchida, Y. Kozuka, W. Sano, A. Tsukazaki, T. Arima, and M. Kawasaki
  • 学会等名: 23rd International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: 南京(中国)
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Electric Field Control of Anomalous and Topological Hall Effects in SrIrO3/SrRuO3 Heterostructures (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohuchi, J. Matsuno, Y. Kozuka, M. Uchida, Y. Tokura, M. Kawasaki
  • 学会等名: 23rd International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: 南京(中国)
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] SrIrO3/SrRuO3ヘテロ構造における異常ホール効果・トポロジカルホール効果の電場変調 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大内祐貴, 松野丈夫, 小川直毅, 小塚裕介, 打田正輝, 十倉好紀, 川﨑雅司
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 電解質ゲートによるn型銅酸化物高温超伝導体La2-xCexCuO4の超伝導絶縁体転移制御と電子相図の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松岡秀樹, 中野匡規, 打田正輝, 川﨑雅司, 岩佐義宏
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] MgxZn1-xO/ZnOヘテロ構造を用いた二次元電子系/超伝導接合 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小塚裕介, 阪口敦史, Aswin Vishn Radhan, Joseph Falson, Denis Maryenko, 打田正輝, 塚﨑敦, 川﨑雅司
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] ツイストした三角格子層からなる新層状酸化物薄膜の作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大羽健太, 打田正輝, 大内祐貴, 小塚裕介, 川﨑雅司
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会(20pH111-4)
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] Epitaxially stabilized oxide film composed of twisted triangular-lattice layers (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth 2015
  • 発表場所: 香港(中国)
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会 / 招待講演