| 研究課題/領域番号 |
15K05135
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| 研究機関 | 兵庫医科大学 |
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研究代表者 |
福田 昭 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (70360633)
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| 研究分担者 |
寺澤 大樹 兵庫医科大学, 医学部, 助教 (90589839)
佐々木 豊 京都大学, 理学研究科, 教授 (60205870)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 量子ホール効果 / 核スピン / 2次元電子系 / グラフェン / エッジ状態 / 動的核スピン偏極 / 弱局在効果 |
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| 研究実績の概要 |
磁場中の２次元電子系では、量子ホール状態に代表されるように、１次元エッジ状態やトポロジカル励起の研究に理想的であり、最近の我々の研究から分数量子ホール状態での動的エッジ状態変化において、核スピンが多様で重要な役割を果たすことが分かってきた。本研究では、高移動度を持つGaAs 量子井戸構造を用い、ホールバー形状だけではなくエッジの効果を排除したコルビノ形状も併用して、電気伝導測定やマイクロ波への伝導応答の観測を行い、エッジ状態での電子の散乱機構とその動的変化過程、および関連するトポロジカルな励起状態とその生成・消滅機構を解明する。本年度は、東京大学物性研究所において作成したホールバー形状およびコルビノ形状の２次元電子気体の同時伝導度測定が可能な試料のデバイスを京都大学において冷却し、磁場中で輸送現象測定を行った。その結果、高い移動度を持つとともに、強磁場中でも磁気抵抗およびホール抵抗が観測可能であることの確証を得た。また、これまでの試料における研究成果として、動的核スピン偏極による抵抗増強状態における磁気抵抗の温度依存性の研究成果を公表した。一方、核スピンを表面修飾により注入したグラフェンや、２次元電子系を近接配置した２層系においても、エッジ状態の動的変化およびトポロジカル励起のダイナミクスの研究を行うのがもう一つの目的であるが、本年度は、特にその量子輸送特性を詳細に調べるため、剥離法により作成した単層グラフェンにおいて、弱局在現象における量子干渉効果の研究成果を公表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
高移動度を持つGaAs量子井戸構造を用いた動的核スピン偏極実験の結果は、出版するに至った他、抵抗増強状態の研究がさらに進んでいる。また、GaAs量子井戸構造を持つコルビノ形状の新しい試料のデバイス化は順調に進み、強磁場中での評価も終了した。間もなく本実験を実施できる状況にある。また、グラフェン試料においては、弱局在効果に関する論文を出版したほか、量子ホール状態を観測し、こちらも順調に研究が進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、
１）高移動度を持つGaAs量子井戸構造を用いた動的核スピン偏極実験の結果を再現するためのシミュレーションを行い、動的核スピン偏極機構の理論的な解明をさらに進める。
２）GaAs量子井戸構造を持つコルビノ形状の新しい試料を用いて、ホールバー形状の試料のデータを比較することにより、動的核スピン偏極におけるエッジ状態の果たす役割の解明を行う。
３）グラフェン試料において、核スピンをもつ分子で表面修飾を行い、動的核スピン偏極に関する実験を行う。また、吸着グラフェンにおける、量子干渉効果などの量子輸送特性のさらなる解明を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験の進捗途中において、新たに、磁場中で面内磁場を印加可能な回転装置が必要になる可能性が出てきたため。また、寒剤費として、液体ヘリウムや液体窒素に要する費用を確保しておくため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
磁場中で面内磁場を印加可能な回転装置あるいは希釈冷凍機の製作費として使用する予定である。
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