研究課題
基盤研究(C)
1次元周期的変調、フィボナッチ配列に従う1次元準周期的変調、三角格子の2次元周期的変調を導入した平面超格子試料を作成し、その磁場下での振る舞いを詳細に研究した。フィボナッチ平面超格子では複雑な整合性磁気抵抗振動および開いた軌道の幾何学共鳴を観測した。この整合性磁気抵抗振動の解析から、電子が感じるポテンシャルの形状は、周期の比が互いに黄金比となるような複数の周期的変調の重ね合わせで記述できることを明らかにした。フィボナッチ配列の長さの単位を電子のフェルミ波長程度に小さくすると、無磁場での抵抗が変調の無い場合の2倍程度に増大すること、磁場により急激な負磁気抵抗を示すことを観測した。これらはそれぞれ、フィボナッチ格子からのブラッグ散乱による後方散乱確率の増大、および磁気ブレークダウン効果により説明できる。1次元周期的平面超格子では、シュブニコフ・ド・ハース振動の振幅・位相の変調を観測し、伝導への衝突、拡散の寄与の磁場依存性を考慮することによりその起源を定量的に説明した。シュブニコフ・ド・ハース振動波形の詳しい解析から、フェルミ準位が磁場により振動すること、ランダウ準位の不純物散乱による拡がりはガウス関数で良く記述できることを明らかにした。整数・分数量子ホール効果への変調の効果を研究した。変調により各ランダウ準位が幅を持つようになることにより、奇数次整数量子ホール効果の活性化エネルギーが減少することを見出した。奇数分子の分数量子ホール効果は消失するのに対し、偶数分子のものは生き残るかむしろ増強されることを観測した。変調による分数量子ホール効果の消失は、ストライプ相への相転移と関係している可能性もある。ストライプ相がスライディングすることにより発生するノイズ、フィボナッチ平面超格子におけるストライプ相のスライディング、三角格子によるバブル相の誘起の観測は今後の課題として残された。
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