高移動度酸化亜鉛二次元界面における強相関希薄電子系の金属絶縁体転移

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22840004
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小塚 裕介 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (70580372)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: 酸化物薄膜 / 金属絶縁体転移 / 量子ホール効果

研究概要

本研究の目的は電気抵抗を測定することで、酸化亜鉛における二次元電子の金属状態から絶縁体状態への転移を観測することである。極低温中において酸化亜鉛二次元電子に強磁場を印加することで、電気抵抗が急激に増大し、金属絶縁体転移が観測された。しかしながら、この抵抗増大の前後でキャリア濃度を反映するホール抵抗に異常は見られず、量子ホール絶縁体と呼ばれる、高移動度の低キャリア濃度系に特徴的な状態が実現されていることが明らかとなった

研究成果

• [雑誌論文] Single-valley quantum Hall ferromagnet in a dilute Mg_XZn_<1_X> O/ZnO strongly correlated two-dimensional electron system (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka, A. Tsukazaki, D. Maryenko, J. Falson, C. Bell, M. Kim, Y. Hikita, H. Y. Hwang, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B85 ページ: 075302-1-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.85.075302
• [雑誌論文] Temperature-dependent magnetotransport aroundυ=1/2 in ZnO heterostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Maryenko, J. Falson, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Onoda, H. Aoki, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 108 ページ: 186803-1-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.108.186803
• [雑誌論文] Insulating phase of a two-dimensional electron gas in Mg_XZn_<1-X> O/ZnO heterostructures belowυ=1/3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka, A. Tsukazaki, D. Maryenko, J. Falson, S. Akasaka, K. Nakahara, S. Nakamura, S. Awaji, K. Ueno, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B84 ページ: 033304-1-4
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.033304
• [雑誌論文] Magnesium doping controlled density and mobility of two-dimensional electron gas in Mg_XZn_<1-X> O/ZnO heterostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Falson, D. Maryenko, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 4 ページ: 09110-1-3
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.4.091101
• [学会発表] フォトルミネッセンスによるMgZnO薄膜の低Mg濃度の定量 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小塚裕介
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京(東京)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Highly correlated quantum Hall system realized at MgZnO/ZnO interfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka
  • 学会等名: 2012 SPIE Photonics West
  • 発表場所: サンフランシスコ(USA)
  • 年月日: 2012-01-23
• [学会発表] MgZnO/ZnOヘテロ構造における高移動度希薄二次元電子の量子ホール状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小塚裕介
  • 学会等名: 日本物理学会2011年年次・秋季大会
  • 発表場所: 富山(富山)
  • 年月日: 2011-09-25
• [学会発表] ZnO/MgZnOヘテロ構造における高移動度希薄二次元電子の量子ホール状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小塚裕介
  • 学会等名: 日本物理学会2011年年次・春季大会
  • 発表場所: 新潟(新潟)
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] SrTiO_3ヘテロ構造における高移動度二次元超伝導相の創成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小塚裕介
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木(神奈川)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] Enhancing Mobility of Two-Dimensional Electron Gas in ZnO/MgZnO Heterostructures (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka
  • 学会等名: 17th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: 淡路(兵庫)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] オゾンを用いた分子線エピタキシー法による高移動度ZnO/MgZnOヘテロ界面の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小塚裕介
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎(長崎)
  • 年月日: 2010-09-17