半導体表面および界面の2次元系とスピンに関する研究

• 研究課題/領域番号: 18340080
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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: 岡本 徹 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (60245371)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 17,410千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 2,610千円); 2008年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2007年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2006年度: 6,100千円 (直接経費: 6,100千円)
• キーワード: 低温物性 / 表面・界面物性 / 半導体物性 / 量子閉じ込め

研究概要

研究成果は多岐にわたるが代表的なものを2つ挙げる。(1)一原子層以下のFeを吸着させたInAs劈開表面において、2次元電子の磁気抵抗曲線における明瞭なヒステリシスを観測した。さらに詳細な測定を行い、Fe の超薄膜が2次元スピングラスを形成していることを強く示唆する結果を得た。(2)強相関シリコン2次元電子系に対して希釈冷凍機中で磁場方位をその場制御した実験において、ランダウ交差時に擬スピンの強磁性ドメイン構造が形成されることを示す結果を得た。電気伝導の異方性は、面内磁場に直交する方向に伸びたストライプ構造を示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] Evidence for Two-Dimensional Spin-Glass Ordering in Submonolayer Fe Films on Cleaved InAs Surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Mochizuki, R. Masutomi and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Transport Properties of the Ising Quantum Hall Ferromagnet in a Si Quantum Well (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Toyama, T. Nishioka, K. Sawano, Y. Shiraki and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters((also selected by the Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology 18 (2), 2008)) 101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alkali-metal-induced Fermi-level and two-dimensional electrons at cleaved InAs(110) surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Minowa, R. Masutomi, T. Mochizuki and T. Okamoto,
  • 雑誌名: Physical Review B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hole density and strain dependencies of hole effective mass in compressively strained Ge channel structures (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Sawano, Y. Kunishi, K. Toyama, T.Okamoto, N. Usami, K. Nakagawa and Y. Shiraki
  • 雑誌名: Physica E 40 ページ: 2122-2124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin current in the quantum Hall regime detected by dynamic nuclear polarization (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Komori, S. Sakuma and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physica E 40 ページ: 1325-1327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Hall effect at cleaved surfaces of InAs and InSb (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi, T.Mochizuki, M. Hio, Y. Tsuji and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physica E 40 ページ: 1030-1033
  • 査読あり
• [雑誌論文] On Effects of Gate Bias on Hole Effective Mass and Mobility in Strained-Ge Channel Structures (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Sawano, Y. Kunishi, Y. Satoh, K. Toyama,T. Okamoto N. Usami, K. Nakagawa and Y. Shiraki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alkali-metal-induced Fermi-level and two-dimensional electrons at cleaved InAs(110) surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Minowa, R. Masutomi, T. Mochizuki, T. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Transport Properties of the Ising Quantum Hall Ferromagnet in a Si Quantum Well (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Toyama, T. Nishioka, K. Sawano, Y. Shiraki, T. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for Two-Dimensional Spin-Glass Ordering in Submonolayer Fe Films on Cleaved InAs Surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Mochizuki, R. Masutomi, T. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Hall effect at cleaved surfaces of InAs and InSb (2008)
  • 著者名/発表者名: R.Masutomi, T.Mochizuki, M.Hio, Y.Tsuji, T.Okamoto
  • 雑誌名: Physica E 40 ページ: 1030-1033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ettingshausen Effect around a Landau Level Filling Factor ・ = 3 Studied by Dynamic Nuclear Polarization (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Komori, S. Sakuma and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters(also selected by the Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology 16 (17), 2007) 99
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Ge channels with extremely high compressive strain and their magnetotransport properties (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Sawano, Y. Kunishi, K. Toyama, T.Okamoto, N. Usami, K. Nakagawa and Y. Shiraki
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 301/302 ページ: 339-342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Hall effect at cleaved InSb surfaces and low-temperature annealing effect (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi, M. Hio, T.Mochizuki and T. Okamoto
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic nuclear polarization induced by hot electrons (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Komori and T. Okamoto
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ettingshausen Effect around a Landau Level Filling Factor nu=3 Studied by Dynamic Nuclear Polarization (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Komori, S, Sakuma, T.Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 99
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Hall effect at cleaved InSb surfaces and low-temperature annealing effect (2007)
  • 著者名/発表者名: R.Masutomi, M.Hio, T.Mochizuki, T.Okalnoto
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic nuclear polarization induced by hot electrons (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Komori, T.Okamoto
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 90
• [雑誌論文] Magnetotransport properties of Ge channels with extremely high compressive strain (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Sawano, Y.Kunishi, Y. Shiraki, K. Toyama, T.Okamoto, N. Usami and K. Nakawaga
  • 雑誌名: Applied Physics Letters(alsoselected by the Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology 14 (18), 2006) 89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrically Detected Electron Spin Resonance in a High-Mobility Silicon Quantum Well (2006)
  • 著者名/発表者名: J. Matsunami, M. Ooya and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters(also selected by the Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology 14 (8), 2006) 97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of the quantum Hall effect in cleaved InAs surfaces (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsuji, T.Mochizuki and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physica E 34 ページ: 156-159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron spin resonance of the two-dimensional metallic state and the quantum Hall state in a Si/SiGe quantum well (2006)
  • 著者名/発表者名: J. Matsunami, M. Ooya and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physica E 34 ページ: 248-251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoresistance in the strongly insulating regime of GaAs two-dimensional hole systems (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Toyama,M. Ooya, T. Okamoto, Y. Hashimoto, S.Katsumoto and Y. Iye
  • 雑誌名: Physica E 34 ページ: 697-700
  • 査読あり
• [雑誌論文] 半導体劈開表面の2次元電子系と量子ホール効果の観測 (2006)
  • 著者名/発表者名: 岡本徹、辻幸秀、望月敏
  • 雑誌名: 固体物理(依頼を受け執筆) 34 ページ: 339-344
  • NAID: 40007301243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of the quantum Hall effect in cleaved InAs surfaces (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Tsuji, T.Mochizuki, T.Okamoto
  • 雑誌名: Physica E 34 ページ: 156-159
• [雑誌論文] Magnetoresistance in the strongly insulating regime of GaAs two-dimensional hole systems (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Toyama, M.Ooya, T.Okamoto, Y.Hashimoto, S.Katsumoto, Y.Iye
  • 雑誌名: Physica E 34 ページ: 697-700
• [雑誌論文] Electrically detected electron spin resonance in a high-mobility silicon quantum well (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Matsunami, M.Ooya, T.Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 97
• [雑誌論文] Magneto transport properties of Ge channels with extremely high compressive strain (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Sawano, Y.Kunishi, Y.Shiraki, K.Toyama, Y.Okamoto, N.Usami, K.Nakawaga
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 89
• [雑誌論文] 半導体劈開表面の2次元電子系と量子ホール効果の観測 (2006)
  • 著者名/発表者名: 岡本徹, 辻幸秀, 望月敏光
  • 雑誌名: 固体物理 41 ページ: 339-344
  • NAID: 40007301243
• [学会発表] Alkali Metal Induced Two Dimensional Electron Systems at Cleaved Surfaces of InAs (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi, M. Minowa, T. Mochizuki, T. Okamoto
  • 学会等名: 29th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
  • 年月日: 2008-07-29
• [学会発表] Alkali Metal Induced Two Dimensional Electron Systems at Cleaved Surface of InAs (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi, M. Minowa, T. Mochizuki and T. Okamoto
  • 学会等名: The 29th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
• [学会発表] Evidence for spin-glass ordering in submonolayer Fe films on InAs (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Mochizuki, R. Masutomi and T. Okamoto
  • 学会等名: The 29th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Rio deJaneiro, Brazil
• [学会発表] Quantum Hall effect at cleaved surfaces of InAs and InSb (2007)
  • 著者名/発表者名: R, Masutomi, T.Mochizuki, M.Hio, Y.Tsuji, T.Okamoto
  • 学会等名: 17th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Genova
  • 年月日: 2007-07-20
• [学会発表] Spin current in the quantum Hall regime detected by dynamic nuclear polarization (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Komori, S. Sakuma and T. Okamoto
  • 学会等名: The 17th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Genova, Italy
• [学会発表] Quantum Hall effect at cleaved surfaces of InAs and InSb (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi, T. Mochizuki, M. Hio, Y.Tsuji and T. Okamoto
  • 学会等名: The 17th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Genova, Italy
• [学会発表] Magnetotransport of two-dimensional electrons at in situ cleaved InAs surfaces (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Mochizuki, Y. Tsuji, M. Hio and T. Okamoto
  • 学会等名: 28th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [学会発表] Electron spin manipulation, detection, and relaxation in a high mobility silicon quantum well (2006)
  • 著者名/発表者名: J. Matsunami, M. Ooya and T. Okamoto
  • 学会等名: 28th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [図書] Electrical Detection of Electron-Spin Resonance in Two-Dimensional Systems
  • 著者名/発表者名: Junya Matsunami and Tohru Okamoto
  • 出版者: in "Electron Spin Resonance and Related Phenomena in Low-Dimensional Structures", Series : the Topic in Applied Physics, Vol. 115, Ed. Marco Fanciulli, in press
• [備考]
  • URL: http://dolphin.phys.s.u-tokyo.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://dolphin.phys.s.u-tokyo.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://dolphin.phys.s.u-tokyo.ac.jp/