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2層量子ホール系における動的コステリッツ-サウレス転移の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24540331
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
研究機関兵庫医科大学

研究代表者

福田 昭  兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (70360633)

研究分担者 寺澤 大樹  兵庫医科大学, 医学部, 助教 (90589839)
連携研究者 澤田 安樹  京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (90115577)
江澤 潤一  独立行政法人理化学研究所, 客員研究員 (90133925)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード量子ホール効果 / 2層系 / K-T転移 / 擬スピン / 半量子渦対 / グラフェン / 核スピン拡散 / SU(4)スカーミオン
研究成果の概要

2層系ν=1量子ホール状態は、巨視的なコヒーレンスを持つ擬スピンのX-Y モデルで記述され、半量子渦対の結合-乖離で引き起こされる2次元超流動転移であるKosterlitz-Thouless(K-T)転移が予想されている。本研究では、高移動度GaAs半導体試料を用いて、2層系ν=1量子ホール状態において、量子ホール状態発現温度測定を行い、半量子渦対乖離温度とは深く相関していることが分かった。また、ν=2/3分数量子ホール状態における動的核スピン偏極を用いて、さまざまな電子密度差の2層系ν=1量子ホール状態における核スピン緩和時間を測定し、SU(4)スカーミオンが存在する可能性を示唆した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (31件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Effect of the Inert Gas Adsorption on the Bilayer Graphene to the Localized Electron Magnetotransport2014

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuda, D. Terasawa, Y. Ohno and K. Matsumoto
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 568 号: 5 ページ: 052009-052009

    • DOI

      10.1088/1742-6596/568/5/052009

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-frequency ESR measurements and ESR/NMR double resonance experiments of lightly phosphorous-doped silicon2014

    • 著者名/発表者名
      Y Fujii, S Mitsudo, K Morimoto, T Mizusaki, M Gwak, SG Lee, A Fukuda, A Matsubara, T Ueno and S Lee
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 568 号: 4 ページ: 042005-042005

    • DOI

      10.1088/1742-6596/568/4/042005

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Interlayer Diffusion of Nuclear Spin Polarization in ν= 2/3 Quantum Hall States2014

    • 著者名/発表者名
      Minh-Hai Nguyen, Shibun Tsuda, Daiju Terasawa, Akira Fukuda, Yangdong Zheng, and Anju Sawada
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 89 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.041403

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-Pseudospin Intertwined Excitation at ν=1 Bilayer Quantum Hall State Investigated by the Nuclear-Spin Relaxation2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, D. Terasawa, M. H. Nguyen, A. Fukuda, Y. D. Zheng, T. Arai, A. Sawada, Z. F. Ezawa
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: 1566 ページ: 269-270

    • DOI

      10.1063/1.4848389

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interlayer Transport of the Nuclear Spin Polarization in ν=2/3 Quantum Hall States2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, M. H. Nguyen, D. Terasawa, A. Fukuda, Y. D. Zheng, T. Arai and A. Sawada
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: 1566 ページ: 293-294

    • DOI

      10.1063/1.4848401

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear spin relaxation in the SU(4) spin-pseudospin intertwined skyrmion regime in theν=1 bilayer quantum Hall state2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, M-H. Nguyen, D. Terasawa, A. Fukuda, Z.F. Ezawa, and A. Sawada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 88, 205103 号: 20 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1103/physrevb.88.205103

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Activated transport in the v=1 bilayer quantum Hall states with small tunneling energy Delta(SAS)=1K2012

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuda, D. Terasawa, T. Morikawa, Y.D. Zheng, T. Arai, Z.F. Ezawa, A. Sawada
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series

      巻: 400 号: 4 ページ: 42008-42008

    • DOI

      10.1088/1742-6596/400/4/042008

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic nuclear spin relaxation and dynamic polarization rates in the =2/3 quantum Hall states2012

    • 著者名/発表者名
      K. Iwata, A. Fukuda, M. Morino, A. Sawada
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series

      巻: 400 号: 4 ページ: 42022-42022

    • DOI

      10.1088/1742-6596/400/4/042022

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linewidth broadening in edge-magnetoplasmon resonance of helium surface state electrons2012

    • 著者名/発表者名
      T. Arai, S. Yamanaka, H. Yayama, A. Sawada, A. Fukuda
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series

      巻: 400 号: 4 ページ: 42001-42001

    • DOI

      10.1088/1742-6596/400/4/042001

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Onset Temperature for the Kosterlitz-Thouless Phase Transition in the Bilayerν=1 Quantum Hall State2012

    • 著者名/発表者名
      D. Terasawa, A. Fukuda, T. Morikawa, Y. D. Zheng, A. Sawada and Z.F. Ezawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 86, 165320 号: 16 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.165320

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Incompressible edge wave in classical two-dimensional electron liquid on helium surface2012

    • 著者名/発表者名
      S.Yamanaka, A. Arai, A. Sawada, A. Fukuda, H. Yayama
    • 雑誌名

      Europhys. Lett.

      巻: 100 号: 1 ページ: 17009-17009

    • DOI

      10.1209/0295-5075/100/17009

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] グラフェンにおける抵抗振動と弱局在効果との関係2015

    • 著者名/発表者名
      寺澤大樹,福田昭,藤元章,大野恭秀,松本和彦
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] チタンクリーニングされたグラフェンにおける弱局在効果のゲート電圧依存性と温度依存性2015

    • 著者名/発表者名
      藤元章,Corey Joiner,Yuxuan Jiang,寺澤大樹,福田昭,Zhigang Jiang,Eric Vogel
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 希薄ドープSi:Pの超低温・高周波ESR2015

    • 著者名/発表者名
      森本和也,藤井裕,光藤誠太郎,水崎隆雄,菊池彦光,福田昭,松原明,上野智弘,山森英智,SangGap Lee,Minchan Gwak,Soonchil Lee,Sergey Vasiliev
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Low Frequency Dynamics of the Chiral Edge Domains in the Fractional Quantum Hall State2014

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuda, S. Tsuda, D. Terasawa, A. Sawada
    • 学会等名
      International Conference on Topological Quantum Phenomena (TQP2014)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] High-Frequency ESR Measurements of Shallow Doped Si:P at Low Temperatures and Their Extension to Lower Temperatures for High μBB/kBT2014

    • 著者名/発表者名
      K. Morimoto, Y. Fujii, S. Mitsudo, T. Mizusaki, H. Kikuchi, A. Fukuda, A. Matsubara, T. Ueno, M. Gwak, S.G. Lee, S. Lee, T. Saito and S. Vasiliev
    • 学会等名
      APES2014, IES and SEST2014 (APES-IES-SEST2014)
    • 発表場所
      Nara
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] チタンクリーニングされたグラフェンの弱局在効果2014

    • 著者名/発表者名
      藤元章,Corey Joiner,Yuxuan Jiang,寺澤大樹,Tania Roy,Zohreh Razavi Hesabi,福田昭,Zhigang Jiang,Eric Vogel
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Resistance maxima and deviations from the quantized Hall value induced by dynamic nuclear polarization around ν=2/32014

    • 著者名/発表者名
      D. Terasawa, S. Tsuda, S. Mitani, Minh Hai N., A. Fukuda and A. Sawada
    • 学会等名
      32nd International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2014)
    • 発表場所
      Austin(アメリカ)
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Low Temperature Anomalies of Resistance in Titanium-Cleaned Single Layer Graphene2014

    • 著者名/発表者名
      A. Fujimoto,C. A. Joiner, Y. Jiang, T. Roy, Z. R. Hesabi, D. Terasawa, A. Fukuda, Z. Jiang, E. M. Vogel
    • 学会等名
      32nd International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2014)
    • 発表場所
      Austin(アメリカ)
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of the Inert Gas Adsorption on the Bilayer Graphene to the Localized Electron Magnetotransport2014

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuda, D. Terasawa, Y. Ohno and K. Matsumoto
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
    • 発表場所
      Buenos Aires(アルゼンチン)
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Direct Current Nuclear Spin Polarization in the Fractional Quantum Hall Effect2014

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuda, S. Tsuda, D. Terasawa and A. Sawada
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
    • 発表場所
      Buenos Aires(アルゼンチン)
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] High-Frequency ESR Measurements and ESR/NMR Double Resonance Experiments of Lightly Phosporous-doped Silicon2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujii, S. Mitsudo, K. Morimoto, T. Mizusaki, M. Gwak, S.G. Lee, A. Fukuda, A. Matsubara, T. Ueno and S. Lee
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
    • 発表場所
      Buenos Aires(アルゼンチン)
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Incompressible Motion and Enhanced Dsissipation in a Classical Two-dimensional Electron System2014

    • 著者名/発表者名
      T. Arai, S. Yamanaka, A. Sawada, A. Fukuda and H. Yayama
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
    • 発表場所
      Buenos Aires(アルゼンチン)
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 2層グラフェンの磁気抵抗値の4He吸着による変化2014

    • 著者名/発表者名
      寺澤大樹,福田昭,大野恭秀,松本和彦
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetotransport of the 4He-Adsorbed Bilayer Graphene2013

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuda, D. Terasawa, Y. Ohno and K. Matsumoto
    • 学会等名
      20th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-20)
    • 発表場所
      Wroclow, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Transition from weak localization to strong localization regime in the bilayer graphene2013

    • 著者名/発表者名
      D. Terasawa, A. Fukuda, Y. Ohno, and K. Matsumoto
    • 学会等名
      20th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-20)
    • 発表場所
      Wroclow, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Current Frequency Dependence of the Resistance Enhancement in the ν = 2/3 Quantum Hall State2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, A. Fukuda, S. Mitani , Minh Hai N., D. Terasawa and A. Sawada
    • 学会等名
      20th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-20)
    • 発表場所
      Wroclow, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Insulating Phase in the Dynamically Nuclear Spin Polarized ν=2/3 Quantum Hall State2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, A. Fukuda, M. H. Nguyen, D. Terasawa and A. Sawada
    • 学会等名
      20th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-20)
    • 発表場所
      Wroclow, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Anomalous electric transport induced by dynamic nuclear polarization at the vicinity of ν=2/3 quantum Hall state2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, D. Terasawa, S. Mitani, Minh Hai N., A. Fukuda, and A. Sawada
    • 学会等名
      20th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-20)
    • 発表場所
      Wroclow, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Phase Transition from Quantum Hall State to Insulator State Evoked from Nuclear Polarization by Current Pumping2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda S. Mitani, M. H. Nguyen, A. Fukuda, D. Terasawa, and A. Sawada
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR 2013)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Kosterlitz-Thouless-type pseudospin transition in the ν = 1 bilayer quantum Hall state2013

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuda, D. Terasawa, T. Morikawa, Y. D. Zheng, and A. Sawada
    • 学会等名
      International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
    • 発表場所
      Ginowan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Spin relaxations in SU(4) Skyrmions in the bilayer quantum Hall system2013

    • 著者名/発表者名
      D. Terasawa, S. Tsuda, A. Fukuda, and A. Sawada
    • 学会等名
      International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
    • 発表場所
      Ginowan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 直流電流による量子ホール状態ν=2/3の状態変化2013

    • 著者名/発表者名
      津田是文,三谷昌平,Nguyen Minh-Hai,寺澤大樹,福田昭,澤田安樹
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 2層グラフェンの低温における磁気抵抗の振動と弱局在効果2013

    • 著者名/発表者名
      寺澤大樹,福田昭,大野恭秀,松本和彦
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 2層系量子ホール状態における層間核スピン輸送2013

    • 著者名/発表者名
      Minh-Hai Nguyen、寺澤大樹、津田是文、福田昭、澤田安樹
    • 学会等名
      第18回 半導体スピン工学の基礎と応用 (PASPS-18)
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子ホール状態ν=2/3における核スピン偏極による抵抗減少効果2013

    • 著者名/発表者名
      津田是文,三谷昌平,Nguyen Minh-Hai,寺澤大樹,福田昭,澤田安樹
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhancement of the nuclear spin relaxation rate by the irradiation of rf in the quantum Hall state2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, A. Fukuda, M. H. Nguyen, D. Terasawa, Y. D. Zheng, T. Arai and A. Sawada
    • 学会等名
      The 20th International Conference on High Magnetic Fields in Semiconductor Physics (HMF-20)
    • 発表場所
      Chamonix Mont-Blanc, France
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Spin-Pseudospin Intertwined Excitation at n=1 Bilayer Quantum Hall State Investigated by the Nuclear-Spin Relaxation2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, D. Terasawa, M. H. Nguyen, A. Fukuda, Y. D. Zheng, T. Arai, A. Sawada and Z. F. Ezawa
    • 学会等名
      31st International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2012),
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] nterlayer Transport of the Nuclear Spin Polarization in the ν=2/3 Quantum Hall States2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuda, M. H. Nguyen, D. Terasawa, A. Fukuda, Y. D. Zheng, T. Arai and A. Sawada
    • 学会等名
      31st International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2012),
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子ホール状態ν=2/3における磁気抵抗値の温度変化2012

    • 著者名/発表者名
      津田是文,Nguyen Minh-Hai,福田昭,寺澤大樹,澤田安樹
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子ホール状態ν=2/3付近における抵抗増大状態の充填率依存性2012

    • 著者名/発表者名
      三谷昌平、津田是文、Nguyen Minh-Hai、寺澤大樹、福田昭、澤田安樹
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ν=2/3量子ホール系での動的核スピン偏極におけるドメイン形成ダイナミクス2012

    • 著者名/発表者名
      津田是文,福田昭,寺澤大樹,Nguyen Minh-Hai,三谷昌平、澤田安樹
    • 学会等名
      第17回半導体スピン工学の基礎と応用(PASPS-17)
    • 発表場所
      九州大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 兵庫医科大学|物理学

    • URL

      http://www.hyo-med.ac.jp/faculty/course/physics.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 公募研究メンバー|メンバー|対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象

    • URL

      http://www.topological-qp.jp/member/spmember.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 兵庫医科大学 物理学

    • URL

      http://www.hyo-med.ac.jp/faculty/course/physics.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 兵庫医科大学 物理学

    • URL

      http://www.hyo-med.ac.jp/faculty/course/physics.html

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学 ナノ量子物性研究室

    • URL

      http://www.ltm.kyoto-u.ac.jp/teijigen/

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2020-05-15  

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