低次元構造半導体とデバイス

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03044038
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 上村 洸 東京理科大学, 理学部, 教授 (60011475)
• 研究分担者: MAURICE S.Sk Sheffeld大物理, 教授 ; ROBIN J.Nich Oxford大物理, リーダー ; MICHAEL Pepp Cambridge大物理, 教授 ; MICHAEL J.Ke Cambridge大物理, 研究員 ; GERHARDT Fas Cambridge大物理, 講師 ; LAWRENCE Eav Nottigham大物理, 教授 ; PAUL N.Buche Warwick大物理, 教授 ; 浜口 智尋 大阪大学, 工学部, 教授 (40029004) ; 三浦 登 東京大学, 物性研究所, 教授 (70010949) ; 川路 伸路 学習院大学, 理学部, 教授 (00080440) ; 神谷 武志 東京大学, 工学部, 教授 (70010791) ; 安藤 恒也 東京大学, 物性研究所, 教授 (90011725) ; 青木 秀夫 東京大学, 理学部, 助教授 (50114351)
• キーワード: 日英共同研究 / 半導体超格子 / 超強磁場 / サイクロトロン共鳴 / 多体効果 / 量子ホール効果 / インタカレーション化合物

研究概要

本共同研究の一つの大きな特色は,英国側分担者がSERC・LDSDプロジェクトで作成した試料をもって,東京大学物性研究所超強磁場施設に参り,三浦登分担者の研究室と共同して低次元半導体の磁気光学及び磁気輸送現象について実験を行い,その結果を実験家と理論家が協力しと解析したことである。
英国側分担者のNicholas博士は,GaInAs/GaAS量子井戸,InAs/GaSb超格子,GaAs/A1GaAsヘテロ構造,CdTe/CdMnTe超格子の試料を英国より持参し,150テスラまでの超強磁場のもとで磁気光学及び磁気輸送現象の測定を行った。GaAs/AlGaAsヘテロ構造の系については,GaAsの伝導率の非放物線形状に起因する2本のサイクロトロン共鳴を観測したが,超強磁場にすることによりこれらのサイクロトロン共鳴の強度の温度依存性が通常の一電子バンドの描像では理解できず,多体効果に起因することを見出した。特に非整数量子ホール効果との類似性からウイグナー結晶に起因することを示唆しており,現在その理論的爪付けを行っている処である。英国分担者のSkolnick博士は,強磁場下量子井戸からの発光現象を観測し,奇妙す振舞いを見付けたが,彼の理論協力者のWhittaker博士は安藤恒也分担者と協力して上記実験事実の解析を行い,奇妙は振舞いが多体効果にあることを見出した。
英国分担者のPepper博士は,メソスコピック量子ホール効果の現象を利用してクローン障壁の現象を観測できることを示したが,青木分担者はこの研究の対議に参加した。
上村代表者は,半導体ボロンにLiをインタカレートすることにより超伝導物質ができる可能性を理論的に予言し,英国の半導体研究センターで試料作成の討議を行った。

研究成果

• [文献書誌] K.Hirose and H.Kamimura: "The Electronic Structures of GaAs/AlAs Fibonacci Superlattices" Surface Science. 263. 609-613 (1992)
• [文献書誌] R.J.Nicholas,D.J.Barnes,Noboru Miura,et al.: "Spin Split Cyclotron Resonance in a 2-D Electron System at Very High Magnetic Field" J.Physical Society of Japan. 62. (1993)
• [文献書誌] K.Kuroki and H.Aoki: "Realization of Negative-U superconductivity in a Class of Purely Repulsive Systems" Physical Review Letters. 69. 3820-23 (1992)
• [文献書誌] S.Wakahara and T.Ando: "Theory of Hot-Electron Transport in Strong Magnetic Fields" J.Physical Society of Japan. 61. 1257-70 (1992)
• [文献書誌] J.Wakabayashi,S.Kawaji,etal.: "Localization in Landau Subbands with the Landau Quantum Number 0 and 1 of Si-MOS Inversion Layers" J.Physical Society of Japan. 61. 1691-1700 (1992)
• [文献書誌] K.Hirose,D.Y.K.KO and H.Kaminure: "Electronic Structure and Localization Behaviour in the GaAs/AlAs Fibonaccci Superlattice" J.Physics:Condensed Matter. 4. 5947-58 (1992)
• [文献書誌] N.Mori,H.Momose and C.Hamaguchi: "Chapter 19 in“Science and Technology of Mesoscopic Structures"Magneto-phonon Resonances in Quantum Wires" Springer-Verlag,Tokyo-Heidelberg, -300 (1992)
• [文献書誌] T.Ando: "Springer Series in Solid-State Sciences,Vol.109“Transport Phenomena in Mesoscopic Systems": Roles of Bulk Extended States in Quantum Wires in High Magnetic Fields" Springer-Verlag,Heidelberg, -300 (1992)