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微細導波路を用いた低次元電子系の異方的伝導率・局所熱起電力マッピング法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 17K05491
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関東京大学

研究代表者

遠藤 彰  東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード量子ホール効果 / コプレーナ型導波路 / マイクロ波 / エッジ・マグネトプラズモン / 2次元電子系 / 熱起電力 / 1次元平面超格子 / 量子振動 / 2次元電子系 / マスクレス・フォトリソグラフィー / メゾスコピック系・局在
研究成果の概要

小型のコプレーナ型導波路(CPW)を微細加工技術を用いて作製し、ピエゾ素子に装着し半導体試料に接近させた上で面内の相対位置を変化させ、マイクロ波透過率を測定することにより、試料の伝導率の空間分布の測定を行った。ゲートにより2次元電子系試料端とCPWの相対位置を変化させる測定も行い、量子ホール領域でのエッジ・マグネトプラズモンの励起周波数および伝搬速度の試料端位置・閉じ込めポテンシャル形状依存性を明らかにした。熱起電力のランダウ量子化による量子振動、および1次元周期性を人工的に導入した平面超格子での整合性磁気振動の測定・解析から、磁場中2次元電子系の電子温度の空間分布を実験的に導出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

半導体試料、特に磁場中2次元電子系試料の伝導率や電子温度の空間分布を実験的に探る手法を開拓した。磁場、ランダウ量子化、量子ホールエッジ状態等、この系に固有の効果、および不純物、人工的に導入した周期的変調や閉じ込めポテンシャル等の外因性の効果で決まる伝導率・電子温度の空間分布を知ることは、これらの効果、試料自体の性質、さらには試料で起こる様々な物理現象の基礎的理解にとって重要である。また、将来的には半導体デバイスの動作・不具合の解析にも役立つことが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Controlled growth of boron-doped epitaxial graphene by thermal decomposition of a B4C thin film2020

    • 著者名/発表者名
      Norimatsu Wataru、Matsuda Keita、Terasawa Tomo-o、Takata Nao、Masumori Atsushi、Ito Keita、Oda Koji、Ito Takahiro、Endo Akira、Funahashi Ryoji、Kusunoki Michiko
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 31 号: 14 ページ: 145711-145711

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ab62cf

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatial distribution of thermoelectric voltages in a Hall-bar shaped two-dimensional electron system under a magnetic field2019

    • 著者名/発表者名
      A. Endo、K. Fujita、S. Katsumoto、Y. Iye
    • 雑誌名

      J. Phys. Commun.

      巻: 印刷中 号: 5 ページ: 055005-055005

    • DOI

      10.1088/2399-6528/ab1add

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequencies of the Edge-Magnetoplasmon Excitations in Gated Quantum Hall Edges2018

    • 著者名/発表者名
      A. Endo、K. Koike、S. Katsumoto、Y. Iye
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 87 号: 6 ページ: 064709-064709

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.064709

    • NAID

      210000134873

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Hall Edge States Probed by Plasmon Excitations2018

    • 著者名/発表者名
      A. Endo、S. Katsumoto
    • 雑誌名

      AAPPS Bulletin

      巻: 28 ページ: 28-30

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequency dependent ac transport of films of close-packed carbon nanotube arrays2018

    • 著者名/発表者名
      A Endo, S Katsumoto, K Matsuda, W Norimatsu and M Kusunoki
    • 雑誌名

      J. Phys: Conf. Ser.

      巻: 969 ページ: 012129-012129

    • DOI

      10.1088/1742-6596/969/1/012129

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequencies of the Edge-Magnetoplasmon Excitations in Gated Quantum Hall Edges2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Endo, Keita Koike, Shingo Katsumoto, and Yasuhiro Iye
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000134873

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 量子ホール系の熱伝導率測定2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤 彰, 勝本 信吾, 家 泰弘
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 熱起電力に現れる1次元平面超格子整合性振動と磁場中温度分布2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤 彰, 小池 啓太, 勝本 信吾, 家 泰弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Microwave Absorption at the Edge of the Quantum Hall Systems2017

    • 著者名/発表者名
      A. Endo, K. Koike, S. Katsumoto, and Y. Iye
    • 学会等名
      22-th Int. Conf. Electronic Properties of Two-Dimensional Systems, Penn State University, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子ホール系のエッジでのマイクロ波吸収2017

    • 著者名/発表者名
      遠藤 彰, 小池 啓太, 勝本 信吾, 家 泰弘
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会, 岩手大学上田キャンパス
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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