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1991 年度 研究成果報告書概要

バリスティックな後方電子散乱存在下における整数量子ホ-ル効果の研究

研究課題

研究課題/領域番号 01460029
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 固体物性
研究機関東京大学

研究代表者

小宮山 進  東京大学, 教養学部, 助教授 (00153677)

研究分担者 藤井 俊夫  富士通, 厚木研究所, 主任研究員
松田 祐司  東京大学, 教養学部, 助手 (50199816)
白木 靖寛  東京大学, 先端科学技術センター, 助教授 (00206286)
研究期間 (年度) 1989 – 1991
キーワードエッジ状態 / 非平衡分布 / 量子ホ-ル効果 / 非局所性伝導
研究概要

本研究の端緒であった本研究グル-プによるエッジ状態間の電子非平衡分布の発見をきっかけとして、この3年間、整数量子ホ-ル効果に対する新しい見方が登場し、実験、理論の両面において国際的に研究の目覚しい進展が見られた。研究の急激な進展過程にあって本研究における成果が各段階において常に重要な寄与をなしてきた。以下に本研究での成果を列挙する。
1)エッジ状態間の電子非平衡分布による量子化ホ-ル抵抗の顕著なずれの発見。2)非平衡分布の生成、検出双方に対する電極の本質的役割の解明及び電極の一般的定式化。3)量子ホ-ル効果の精密測定に対する電極の効果の定量的解析。4)エッジ状態間電子緩和の解析とそれによる温度依存性の説明。5)エッジ状態間非平衡分布に伴う非線型伝導現象の説明。特にエッジ状態内の分布反転を予言。6)標準的ホ-ルバ-型試料における非平衡分布の影響を定量的に取り扱うモデルの作成及びそのモデルによる測定結果の説明。7)量子ホ-ル効果状態下にある電子系の位相干渉長を測定する可能な実験の提案、及び実験結果の解析法の提案。
以上、3年間に及ぶ本研究課題の研究進行の過程において研究はその範囲、深さともに大きく進展し、予期以上の多大な成果を挙げることができた。伝導に対するバルグ的な観点(伝導度テンソルによる解析法)と一次元伝導チャネル間の散乱とみなす観点(ランダウア-型のSーmatrixによる解析法)がどのように統合されるのか、あるいは互いに相容れない取り扱いなのかというごく基本的な問題点は未解決に残されているが、こと実験結果を説明できるという点では現在すでに満足できる段階に達している。今後は電子の位相干渉がからんだ研究に重点が移ってゆくものと考えられる。

  • 研究成果

    (26件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (26件)

  • [文献書誌] S.Komiyama: "Theory of Contacts in Two-Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" Phys.Rev.B. 40. 7767-7775 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Hirai: "Quantitative Alaysis of the Role of Contacts in the Measurements of Integral Quantum Hall Effects" J.Phys.Sco.Jpn.58. 4086-4092 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Komiyama: "Violation of the Integral Quantum Hall Effect:Influence of Backscattering and the Role of Voltage Contacts" Rhys.Rev.B. 40. 12566-12569 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Hirai: "Linear magnetoresistance due to an Inhomogeneous Electron-Density Distribution in a Two-Demensional Electron Gas" Solid State Commun.72. 1033-1037 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Komiyama: "Non-Equilibrium Population of Edge State and a Role of Contacts in the Quantum Hall Regime" Surface Science. 229. 224-228 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Komiyama: "Influence of Disordered Contacts on the Four-Terminal Measurements of Intergral Quantum Hall Effects" Solid State Commun.73. 91-95 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Hirai: "A Contact Limited Precision of the Quantized Hall Resistance" J.Appl.Phys.68. 655-662 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Komiyama: "Onset of Inter-Edge-State Relaxation due to Spontaneous Phonon Emission" Proc.20th Int.Conf.Physics of Semiconductor,Thessaloniki (Eds.E.M.Anastassakis and J.D.Joannopoulos,World Scientific. 2. 1150-1154 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 平井 弘: "量子ホ-ル効果に対するエッジ電流の影響ー巨視的領域に現れるメゾスコピック現象" 固体物理. 25. 121-127 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Komiyama: "Resistance and Resistivity of Two Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" Solid State Commun.80. 157-162 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Nii: "Geometry-Dependent Resistances of Two Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" Surface Science,. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Komiyama: "Inter-Edge-State Scattering and nonlinear Effects in A Two-Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" Phys.Rev.B,. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Hirai: "Proposed Measurements of the Phase-Coherence Length in Two-Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" J.of Appl.Phys.,. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S. Komiyama: "Theory of Contacts in Two-Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" Phys. Rev.B40. 7767-7775 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H. Hirai: "Quantitative Alaysis of the Role of Contacts in the Measurements of Integral Quantum Hall Effects" J. Phys. Sco. Jpn.58. 4086-4092 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Komiyama: "Violation of the Integral Quantum Hall Effect : Influence of Backscattering and the Role of Voltage Contacts" Phys. Rev.B40. 12566-12569 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H. Hirai: "Linear Magnetoresistance due to an Inhomogeneous Electron-Density Distribution in a Two-Demensional Electron Gas" Solid State Commun.72. 1033-1037 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Komiyama: "Non-Equilibrium Population of Edge State and a Role of Contacts in the Quantum Hall Regime" Surface Science. 229. 224-228 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Komiyama: "Influence of Disordered Contacts on the Four-Terminal Measurements of Intergral Quantum Hall Effects" Solid State Commun.73. 91-95 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H. Hirai: "A Contact Limited Precision of the Quantized Hall Resistance" J. Appl. Phys.68. 655-662 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Komiyama: "Onset of Inter-Edge-State Relaxation due to Spontaneous Phonon Emission" Proc. 20th Int. Conf. Physics of Semiconductor Thessaloniki. 2. 1150-1154 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H. Hirai: "Influence of edge currents on the Quantum Hall Effects : Mesoscopic Phenomena in macroscopic length scales" Solid State Physics. 25. 121-127 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Komiyama: "Resistance and Resistivity of Two Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" Solid State Commun.80. 157-162 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H. Nii: "Geometry-Dependent Resistances of Two Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" Surface Science. (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Komiyama: "Inter-Edge-State Scattering and Nonlinear Effects in A Two-Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" Phys. Rev. B. (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H. Hirai: "Proposed Measurements of the Phase-Coherence Length in Two-Dimensional Electron Gas at High Magnetic Fields" J. Appl. Phys.(1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1993-03-16  

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