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2019 年度 実績報告書

微細導波路を用いた低次元電子系の異方的伝導率・局所熱起電力マッピング法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 17K05491
研究機関東京大学

研究代表者

遠藤 彰  東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード量子ホール効果 / コプレーナ型導波路 / マイクロ波 / 2次元電子系 / 熱起電力 / 1次元平面超格子 / 量子振動 / マスクレス・フォトリソグラフィー
研究実績の概要

フォトリソグラフィー、電子線リソグラフィーを用いたコプレーナ型導波路の作製、小型化をさらに進めた。大きさ・形状を様々に変更した導波路の作製が迅速に行えるよう、簡易なマスクレスフォトリソグラフィー露光装置を市販のプロジェクターを改造することにより作製した。この装置を利用し、Si基板、ポリイミド・シート等の絶縁体基板上に金属蒸着・リフトオフを用いる手法、あるいは、ガラスエポキシまたはポリイミドに銅薄膜を張ったプリント基板エッチングする手法を用い、多数の小型コプレーナ型導波路を作製した。最小でスロット幅20マイクロメートル程度のものまで作製出来た。これらの導波路をピエゾステージ上に装着し、GaAs/AlGaAs2次元電子系試料やGaAsバルク試料へ近づけ、試料の伝導率を反映する、コプレーナ型導波路マイクロ波透過率の、試料との距離および面内相対位置依存性を測定した。これにより、相対位置を数マイクロメートル移動させることによる試料の伝導率の変化を捉えることが出来ることを明らかにした。
また、1次元平面超格子の周期とサイクロトロン半径との整合性に起因する熱起電力の整合性磁気抵抗振動の測定結果の解析を進め、磁場中2次元電子系に生じる温度勾配の面内方位を実験的にマッピングする手法となることを明らかにした。その定量的解釈のために、加熱部の温度の再評価が必要となった。この目的で3オメガ法と呼ばれる熱伝導率測定の手法を2次元電子系に応用した。ロックイン・アンプにて励起周波数の3倍の周波数を持つ起電力成分を測定し、電流加熱に因る2次元電子系温度の時間変化を捉え、加熱のメカニズムの再解釈を行い、加熱部の電子温度のより正確な評価を行った。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Spatial distribution of thermoelectric voltages in a Hall-bar shaped two-dimensional electron system under a magnetic field2019

    • 著者名/発表者名
      A. Endo, K. Fujita, S. Katsumoto and Y. Iye
    • 雑誌名

      J. Phys. Commun.

      巻: 5 ページ: 055005-(1-19)

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ab62cf

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 量子ホール系の熱伝導率測定2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤 彰, 勝本 信吾, 家 泰弘
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会

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公開日: 2021-01-27  

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