| 研究課題/領域番号 |
14340088
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
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| 研究機関 | 京都大学 (2004)
東北大学 (2002-2003) |
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研究代表者 |
澤田 安樹 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (90115577)
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| 研究分担者 |
江澤 潤一 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90133925)
中島 龍也 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70281962)
熊田 倫雄 NTT物性科学基礎研究所, 量子物性研究部, 研究員
鈴木 勝彦 宮城工業高等専門学校, 総合科学系数理科, 教授 (80187715)
平山 祥郎 NTT物性科学基礎研究所, 量子物性研究部, 部長
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| キーワード | 量子ホール効果 / 複合ボソン / 複合フェルミオン / 層間コヒーレンス / 活性化エネルギー / ガリウム砒素 / 擬スピン / スピン |
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| 研究概要 |
本研究は、2層系量子ホール状態のコヒーレンス性を、マイクロ波を用いて検証することであった。マイクロ波実験のための装置と試料の準備を進め、実験を行った。しかし量子ホール効果は観測できたが、ジョセフソン・プラズモンを観測するには至らなかった。原因は試料の品質と温度を充分に下げることができなかったことによるので、今後も改良を重ね研究を継続する。一方トランスポートの実験を行い、コヒーレンス性に関する貴重な成果が得られた。
2層系ν=1量子ホール状態において、2層に電子が分布した状態を擬スピン(2層のどちらに存在するかをスピンの方向に対応させる)で記述できる。巨視的量子コヒーレンスが存在によって、面内磁場を加えると面内磁場によって擬スピンの位相が変わる整合相と、交換相互作用によって擬スピンの方向が揃う非整合相が出現する。我々はこのふたつの相の境界を、磁場に対して試料を傾けて丹念に調べたところ、新たに擬スピン格子相があることを発見した。スピン格子相では、ドメインでの電子の散乱により零度でも有限の磁気抵抗が生じる。面内場を増やすと低電子密度では、整合相からスピン格子相を経て非整合相へ転移し、それらの転移は2次相転移となる。また高電子密度で起こる整合相から非整合相の転移は、1次相転移であることが明らかになった。さらに高電子密度では、整合相から非整合相へ転移した。
さらに2層系ν=1量子ホール状態の面内磁場と電流の相関を調べた。面内磁場によるアハラノフ・ボーム効果によって擬スピンは磁場変調をうける。その結果、電子密度の濃淡が生じ、抵抗を生じる。その結果、面内磁場と電流の方向による異方性が生じる可能性がある。試料の2軸回転装置を製作して実験を行った結果、電流と磁場方向による異方性を発見した。異方性は磁気抵抗の大きなバランス状態のν=1状態の周辺で顕著であった。また分数領域や整数の高いランダウ準位の領域にも異方性が見られた。
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