量子ホール効果状態におけるアンチ・ドット超格子の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09831002
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 鷹岡 貞夫 大阪大学, 理学研究科, 助教授 (50135654)
• 研究分担者: 音 賢一 大阪大学, 理学研究科, 助手 (30263198)
• キーワード: 整数量子ホール効果 / 分数量子ホール効果 / エッジ状態 / 電気容量 / 2層2次元電子系 / 遠赤外フーリエ分光 / アンチ・ドット超格子 / GaAs / AlGaAcヘテロ構造

研究概要

ホール抵抗が量子化され、縦抵抗がゼロのなる量子ホール効果は試料に流す電流がある値をこえると壊れることが知られている。我々はこの現象をGaAs/AlGaAsヘテロ構造の2次元電子系やその上に電子が存在しない穴を規則正しく並べたアンチ・ドット超格子を持つ試料で調べた。その結果、比較的均一な試料では量子ホール効果を破壊する臨界電流に試料幅に比例しないのに対して、不均一試料やアンチ・ドット超格子の試料では試料幅に比例することを見出した。この結果を不均一さやアンチ・ドットなため試料内のホール電場均一になったためと説明した。
さらに我々は電子間の相互作用が本質的な分数ホール効果状態に於いても、試料端に沿って流れるエッジ状態が存在し、その幅が整数量子ホール効果状態でのエッジ状態の幅と同様にμmの程度であることを、磁気電気容量の測定から見出した。その幅の励起電圧依存性を複合フェルミオンと関連づけて議論した。
試料に対して磁場の方向が自由に変えることが出来る遠赤外フーリエ分光装置を用いて、2層2次元電子系のサイクロトロン共鳴の測定を行った。試料に平行な磁場による対称状態と非対称状態のフェルミ面の歪みに伴うサイクロトロン質量の変化を垂直磁場、平行磁場を系統的に変化させて観測した。その結果と半古典的な計算結果とを比較、検討した。

研究成果

• [文献書誌] K.Oto: "Width of Edge Channels at Fractional Quantum Hall Plateau" Proc.24th.Int.Conf.Physics of Semiconductors,1998,Jerusalem,Israel.(印刷中).
• [文献書誌] S.Takaoka: "Edge State in Fractional Quantum Hall Effect Regime Investigated by Magnetocapacitnace" Phys.Rev.Lett.81. 4700-4703 (1998)
• [文献書誌] S.Takaoka: "Influence of Parallel Magnetic Field of Cyclotron Mass in Double-Layer Two-Dimensional Electron System" Proc.4th Int.Sympo.New Phenomena in Mesoscopic Structures,1998. (印刷中).
• [文献書誌] K.Oto: "Capacitance between Adjacent Edge Channels at Quantum Hall Plateaux" Proc.4th Int.Sympo.New Phenomena in Mesoscopic Structures,1998.(印刷中).
• [文献書誌] K.Fujii: "Potential Modulation of a Dot Array System Induced by Pulsed Photoexcitation" Proc.4th Int.Sympo.New Phenomena in Mesoscopic Structures,1998.(印刷中).
• [文献書誌] K.Murase: "Mesoscopic Physics and Electronics" Springer-Verlag, 132-138 (1998)