| 研究課題/領域番号 |
19K14630
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
秦 徳郎 東京工業大学, 理学院, 助教 (30825005)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 量子アンチドット / 整数量子ホール効果 / 分数量子ホール効果 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、トンネル結合の制御が可能な二重量子アンチドットの開発を行った。量子ホール領域における二重量子アンチドットは、興味深い電子状態が期待される。特に分数量子ホール領域では、非可換粒子エニオンのコヒーレント操作が期待されている。しかしながら、トンネル結合の制御が難しいなどの理由から研究例は極めて少ない。そこで本年度は、トンネル結合を広範囲に制御できる二重量子アンチドットの開発を行った。モデルとして、二つの量子アンチドットと局在状態を用意し、アンチドットがそれぞれ局在準位とトンネル結合している系を考えた。このとき、局在状態のエネルギー準位を制御することで、量子アンチドット間の有効トンネル結合を広範囲に制御することができる。
実験では、AlGaAs/GaAsヘテロ構造でν=2の量子ホール状態を用い、二つのエアブリッジゲートに電圧を印可することで二重量子アンチドットを形成した。二つの量子アンチドット間にできた特定の不純物状態を局在状態として用いた。極低温下100mKにおいて、局在状態を介した二重量子アンチドットの輸送特性を測定し、電荷安定状態図にみられる反交差の解析やモデル計算を行うことで、有効トンネル結合の制御を実証した。本成果は、二重量子アンチドットのトンネル結合を広範囲で制御した初めての結果であり、二重量子アンチドットを用いた準粒子の自在な制御に適した試料構造作製に大きな指針を与えるものである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は、整数量子ホール領域において二重量子アンチドットの開発を行った。二重量子アンチドットの形成のためには、二つの量子アンチドットを作製するだけで十分だと考えていたが、量子ホール系の不純物の影響等でトンネル結合の制御が難しいことが分かった。そこで、不純物によって形成される局在準位を利用することで、量子アンチドット間の有効トンネル結合を広範囲に制御することにし、実験と解析でそれを実証した。当初の予定では、分数量子ホール領域に移る計画だったが、解析に時間を要したため、進捗はやや遅れていると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
整数量子ホール領域における二重量子アンチドットの実験結果を論文にまとめて発表する予定である。また、分数量子ホール領域における量子アンチドットの実験を行う計画で、現在試料を作製中である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
参加予定だった国際会議および国内会議がすべてオンラインになったため、その分次年度使用額が生じた。次年度においては、現地開催される国際会議に参加予定である。また購入予定だった物品の納期が年度内に収まらないことが分かったので次年度に移した。次年度は、それらの物品を年度初めに購入予定である。
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